Як побудувати космічних апаратів без отримання офісу

Перший приватний космічний апарат Росії, супутник DX1 був пізно до рейтингу, але він залишиться першим Про рік був створений, більше шести місяців чекав запуску, і, нарешті, зайняв своє місце в ракеті Soyuz 2.1b.

р.



Що потрібно побудувати власний космічних апаратів? Які труднощі будуть вирішуватися? Скільки коштує все? Відповіді на ці питання повинні бути знайдені перед супутником відправили до Байконур.

Багато з Даурія Аерокосмічний простір вже мали досвід створення космічних апаратів і були готові працювати, але для того, щоб сформувати добре організовану команду, необхідно пройти всі етапи створення космічних апаратів разом. Ми можемо впевнено говорити про готовність компанії до подальших досягнень. Це була головна причина створення DX1. Але більш просатичні чинники також відіграли важливу роль: потрібно було писати і перевірити програмне забезпечення пристрою, готове до використання на інших супутниках компанії; розробити ланцюг постачальників і субпідрядників; підготувати складський майданчик.

Як правило, супутники створюються для конкретних завдань або замовлень. Компанія ще не мала, тому вирішили розробити універсальну платформу на основі можливості запуску Meteor-M No 2 з супутником Roscosmos. Ми відразу заклали можливості такої платформи для реалізації проектів компанії та замовлення. При виборі концепції платформи враховуються ряд параметрів:
(1) маса до 100 кг, так званий клас мікросупутника;
2) масштабованість - можливість змінити розміри платформи, не змінюючи базові елементи і івіоніки, і, в результаті, загальне програмне забезпечення;
3) широкий спектр додатків - оснащення платформи за допомогою високоточної спрямованості, яка дозволяє супутникам, наприклад, для обстеження поверхні землі або виконання астрофізичних завдань.

р.

В результаті проекту DX1, Dauria Experimental First. Для того щоб не запустити простий технологічний демонстратор, супутник був обладнаний AIS сигнальним пристроєм - так він отримав комерційне використання і можливість часткового або повного зворотного зв'язку. Але цей пристрій повинен підтвердити здібності, які перевищують потреби цього навантаження.

Споживана потужність агрегату AIS не висока, що дозволило обійтися без крапельних сонячних панелей. Цей спрощений дизайн, полегшує роботу та управління. Навіть так, супутник здатний виробляти три рази більше енергії, ніж це дійсно потребує.

На борту радіокомплексу працює в двох гуртах: VHF і S. Отримання дозволу на їх використання на території Росії практично стільки ж, скільки створення пристрою самому.

Основні характеристики DX1 можна побачити з таблиці:



Позиціонування на орбіті до сотні метрів і точність цілі до 6 секунд дуги підходять для обстеження поверхні Землі або планетарної астрономії. Для майбутнього були покладені такі можливості, з очікуванням майбутніх завдань.

Порода пристрою почалася з оцінки того, яка сучасна світова промисловість повинна запропонувати. Ми відвідали багато виставок та форумів по всьому світу. Вони шукали компоненти промислового класу, тобто підходять для використання в промисловості на Землі. Космічні або військові компоненти є більш дорогими за наказами величини, що суперечить ідеології задуманого бізнесу. І з приходом санкцій, труднощів будуть тільки збільшуватися.

Але тепер промислова електроніка може виконувати завдання простору. По суті, її використання не соромиться від державних підприємств Роскосмосму. На Phobos-Grunt це не працює, але в ближньому космосі супутники на компонентах «непростору» працюють до десяти років. Роскосмос використовує такі електронні пристрої, тому що немає нічого іншого: власні мікроелектроніки часто не готові запропонувати необхідні, іноземці просто не продають «простору» і «військові дії».

«Даурія» свідомо йде на «індустріалізація» з урахуванням додаткових способів захисту в космосі: щитування товстим шаром алюмінію, дублювання, обладнання та програмного забезпечення.

В результаті повітряний транспорт DX1 виглядав як частина резервуара, але в цілому супутник вийшов досить світло, для його розмірів - 22 кг. (Поситивний жарт буоянства) На бортовому комп’ютері вже є транспортна практика на експериментальному супутнику НАСА.

710465

Архітектура супутника побудована на несучій алюмінієвій рамі, а сонячні панелі виступають як стіни. Пристрої кріпляться на верхніх і нижніх панелях і вертикальних стійках. Каркас був фрезерований за власними кресленнями. 3D друк був продуманий, але в той час як є побоювання, що металевий друк не дасть необхідної точності, і буде дорожче, ніж фрезерні ріжучі, тому ми очікуємо технології, щоб розробити потрібну якість.

Погана новина полягає в тому, що часто поставляються компоненти не відповідають заявленим характеристикам. Ми перевіряємо все перед установкою. Іноді я повинен бути розумним. Наприклад, на астрономічному монтажі пройшли гіроскопи орієнтаційної системи. Пощастило, що один з інженерів, у вільний час від завоювання ближнього простору, зайнятий концепцією далекого.

На фото - сонячний датчик перевіряється під променями штучної "соніжки":


Ще один пристрій, який у мене є високі надії для датчика столяра. Російська, до речі, виробництво. Можна побачити на протилежному антенному краю пристрою. Слід використовувати для керівництва зірок і визначення положення супутника. Це дійсно низька роздільна здатність чорно-білої камери, але це єдина камера на супутнику, так що я сподіваюсь, щоб отримати наші фахівці, щоб зробити фотографії місяця в новому місяці. Таке зйомки і перенесення картини теоретично можливо, але вам доведеться спробувати. Це буде найкращим підтвердженням ефективності пристрою.

Незважаючи на те, що компанія не звітувала нікому за розробку DX1, але інженери вирішили провести повний спектр випробувань, які повинні витримати космічних апаратів Roscosmos. З цією метою була створена загальна модель маси для вибродинамічних тестів. Для підтвердження надійності супутникового дизайну, його готовність витримати перевантаження під час запуску пускового транспортного засобу. Після успішного проходження випробувань модель стала першим експонатом майбутнього музею приватної космонавтики Росії. Він зумів розбиратися в декількох оповідань і фотозвітах (це зауваження для найбільш уважних, хто міг здивувати закручена пара на космічних апаратах).



Ще одна модель - антена - перевіряється в анехоічну камеру, яка дозволяє оцінити поширення радіохвиль в умовах близької до простору. Також були підтверджені характеристики, викладені дизайнерами.

Нарешті, повністю зібраний космічних апаратів було протестовано в тепловій вакуумній камері. Цей етап тестування дозволило оцінити готовність пристрою до роботи в умовах космічної холодної та теплої. З'явився недолік: виявилося, що, будучи стаціонарним, супутник сильно перегрівається з сонця. В принципі це не жирне - досить почати пристрій в режимі «кебабс», тобто регулярно перетворювати, підкреслюючи різні обличчя до сонця. Але такий режим не дозволить ряд операцій для майбутніх перспективних місій. Таким чином, проблема була вирішена конструктивним методом - вони замінили кронштейни сонячних панелей з алюмінію до міді. Теплопровідність міді вища, тому надлишок тепла повинна «замити» до тіла і розсіювати на тіні.

В цілому, підтримуючи тепловий режим на космічних апаратах - це ціле мистецтво, я розповім про це окремо. Всі елементи супутника, крім антен і сонячних панелей, загорнуті в термоізоляційному режимі - "золотий фольга" перед проведенням випробувань. На відміну від електроніки, був якісний вітчизняний виробник - Науково-дослідний інститут КАМ від Переяславля. Перш за все, наші спеціалісти з підігрівом освоїли ріжучі та швейні навички та змащують природний візерунок. Зроблено проектну версію теплоізоляції і прибув до нашого офісу для натуральної фітинги.



В костюмі не сидять відразу, але в результаті наш вал'є до Байконуру під час параду.

р.



Перед запуском ми практично зіпсували старт - так якісно викручуємо супутник до верхнього етапу, який пропустив кабель, через який команда повинна проходити в відсік. В результаті прокручування дроту скорочена на тілі і розряджається акумулятор ...

До початку менше трьох тижнів до Байконуру понад 2 тис. км, запасні частини в Москві. Роскосмос відкладав старт більш ніж рік, тому ніхто не чекав нас. Вексель пішов на годинник: ми зможемо виправити його або ні? Перший рейс до Байконур в суботу до наших хлопців пішло резервне копіювання з запасним кабелем. На жаль, влаштована масова модель пристрою — металевий брус, який замінить супутник, якщо він був видалений. Польотна програма ракети написана заздалегідь, тому будь-який невідповідність маси може зіпсувати весь запуск.

Заміна будь-якого іншого кабелю неможливе. Супутник був видалений з верхнього етапу, кабель був замінений, акумулятор був заряджений - протягом двох днів. Далі мені довелося перевірити працездатність пристроїв - переконайтеся, що коротке замикання не вигорає ні чіп. Відхилення від норми не виявлялися і вирішили літати.

Фотографії з магазинів Baikonur не можна показувати, тому тут знаходиться база Baikonur :


Як буде літати DX1 і як вона буде працювати найближчим часом. У своїй роботі фахівці Даурії впевнені. Сойзу є надійним. У верхній частині Fregat також працює годинник. Тепер головне не відпустити компоненти, і ми будемо мати простір.

Як бонус, прямий виступ менеджера проекту DX1, Олександр Малинін:Коли ми почали проектування DX1, ми не знаємо, що це призведе до. Звісно, перед тим, що кожна людина в команді займалася однією або іншою задачою розвитку космічних апаратів, але зробити космічних апаратів з першого ескізу до останнього болта – ніхто інженерів не зробив.

Проект розпочався на системі, що використовується в США для більшості космічних апаратів. PDR і CDR пройшли стадії, пристрій на перший погляд накидається. На цьому етапі була зроблена важлива помилка, одна з систем, зокрема API, була погано розвинена, яка негативно впливає на подальші етапи проектування та виробництва. Потім потрібно було налаштувати цю систему на існуючі розміри і обмеження, які вона була занадто пізно для зміни.

Загальний дизайн космічних апаратів був обраний на ранній стадії проектування, тому ми не мали великих кистей в цьому плані. Але процес виробництва цього дуже дизайну перетягування на місяці. Для того, щоб зробити невелику частину алюмінії, потрібно було детально промальовувати в кресленнях, вносити обмеження на толерантність і грубість. Це реалії вітчизняних металообробних компаній, агрегатів готові працювати на 3D моделі, а їх якість залишає бажати кращого.

Але тепер було завершено дизайн космічних апаратів, а перші копії льотно-технологічних зразків пристроїв почали приходити в офіс. Починався етап автономних, а потім комплексних випробувань космічних апаратів і систем. З деякими пристроями, було менше труднощів, з деякими Виявилося, що не всі пристрої працюють в документації. Ми повинні вирішити ці проблеми по дорозі і відредагувати частину, яка залежить від нас, чи були кабелі або налаштування інтерфейсу.

З польотними кабелями для космічних апаратів вийшов окремий сюжет. Всі, хоча б один раз, працювали з ними до того, як він був прийнятий на користь. Але зараз нам довелося задумувати себе. Це був абсолютно новий виклик, який ніхто не зіткнувся до. Але ми змогли впоратися з ним і розвивати необхідні компетенції, але при собівартість за вартістю декількох місяців. Ми повністю придбали необхідні компоненти: дроти, екрани, клеї, наповнювачі, роз'єми, обшивки та ін. Вони зробили і перевірили їх самостійно.

Пройшовши складний етап тестування в рамках комплексного стенду, наші дизайнери почали збирати космічних апаратів. Завдяки тому, що ті, хто розробив космічних апаратів, ті ж люди і збирав його, процес пішов весело. У зв’язку з тим, що ці послуги були однаковими.

Зібравши космічних апаратів, ми переїхали на складні тести космічних апаратів, а потім до ТВІ. І в цьому моменті я зрозуміла, що тестування і відключення зібрань окремо і робити те ж саме на збірках абсолютно різні речі. Спочатку нічого не працює на рівні програмного забезпечення та обладнання. Але робота йде на роботу, і тому космічних апаратів почали функціонувати шлях, який ми його хотіли. Не швидко, поступово, день після дня. Але він зробив!

Щоб сказати, що ентузіазм створити свій власний космічний апарат був великим, щоб сказати нічого. Ми працюємо 12-14 годин на добу, іноді без вихідних. У той же день, коли речі йдуть неправдивими і термінами. Ці дні, руки краплини і віра в себе і успіх ослаблює. Але завтра приходить новий день, і ви знову систематично доводите дитину ближче до природного закінчення.

Я можу сказати, що ми стали набагато більш досвідченими, впевненими і, головне, набагато більш амбітними в професійних умовах.

Тепер найголовніше для запуску космічних апаратів і отримання першого сигналу. Здавалося б, така невелика річ у порівнянні з тим, що ми вже зробили. Але це трохи буде так довгоочікувана і зароблена робота, яку варто це зробити!
P.S. Я думаю, що текст підніме багато питань. Я не можу відповісти на всі технічні питання. Я запитаю інженерів, щоб допомогти, але зараз, напередодні запуску, вони мають щось зробити, і поняття торгового секрету не було скасовано. Якщо Ваші питання неспішні, зрозумілі та прощадні.

Джерело: habrahabr.ru/company/dauria/blog/228431/