Космодром "Плесецк" | Космический аппарат Proba-2 (технологический демонстратор)
Космический аппарат Proba-2 (технологический демонстратор)
КА Proba-2 в космосе Credit: ESA
Космический аппарат Proba-2 является технологическим демонстратором, запускаемым в рамках проекта Proba (PRoject for OnBoard Autonomy) Европейского космического агенства (ЕКА). Основное назначение технологических демонстраторов - отработка в условиях реального космического полета новых материалов и технологий, используемых при разработке космической техники. Проведение летных испытаний - последний шаг перед внедрением технологической новинки в производство.
В ходе полета КА Proba-2 планируется испытать 17 новых технологических разработок и провести 4 научных эксперимента.
Расчетный срок эксплуатации КА Proba-2 составляет 2 года.
Цели полета КА Proba-2:
испытание 17 технологических разработок,
проведение 4 научных экспериментов (2 - исследование Солнца, 2 - исследование космической погоды).
Конструкция КА Proba-2
Внутренняя структура КА Proba-2 Credit: www.esa.int
Основа конструкции КА Proba-2 - три алюминиевые сотовые панели, расположенные в виде перевернутой буквы "П", на которых закреплена большая часть оборудования спутника. Нижняя панель служит для крепления к адаптеру разгонного блока РН. Геометрические размеры КА - 0.60x0.70x0.85 м (без учета длины солнечных батарей). Вес КА Proba-2 составляет 130 кг.
Внешний объем ограничивают также алюминиевые панели. При этом те из них, что не несут солнечные батареи, раскрашены в черные (поглощение солнечного излучения) и белые (отражение и рассеивание) цвета, для поддержания внутреннего температурного баланса космического аппарата. Развертываемые солнечные батареи и одна внешняя панель, несущая элементы солнечных батарей, сделаны из алюминиевой сотовой панели с покрытием из усиленного углепластика (CFRP, carbon fibre reinforced plastic).
КА Proba-2 стабилизирован по трем осям. Крутящие моменты обеспечиваются четырьмя маховиками Dynacon по 30 мН*м, которые могут быть разгружены посредством магнитных катушек. Определение положения осуществляется с использованием высокоточного (5 угловых секунд в течение 10 секунд) автономного звездного датчика, модуля GPS и трехосевого магнетометра. Предполагается достигнуть точности ориентации на Солнце до 100 угловых секунд.
Автономная навигация обеспечивается определением местоположения КА по сигналам навигационной системы GPS и параметрам орбитального движения. Все необходимые навигационные вычисления и расчет циклограмм проведения маневров выполняются на борту КА.
На борту КА установлен один двигатель малой тяги (20 мН), используемый для коррекции орбиты. Рабочее тело двигательной установки - ксенон. Система питания вытеснительная на основе твердотельного газогенератора (азот).
Энергоснабжение КА Proba-2 обеспечивают трехкаскадные арсенид-галлиевые солнечные элементы, размещенные на двух развертываемых и одной фиксированной солнечных батареях. Солнечные батареи обеспечивают выходную мощность до 110 Вт в конце расчетного двухлетнего срока эксплуатации. Буферная батарея литий-ионных аккумуляторов емкостью 16.5 Ач обеспечивает дополнительное электропитание при пиковых нагрузках во время проведения научных экспериментов.
Энергопотребление бортовой аппаратуры составляет от 53 до 110 Вт в зависимости от режима работы КА Proba-2.
В системе обеспечения теплового режима (СОТР) КА Proba-2 в основном используется пассивное терморегулирование. Однако, вследствие постоянной ориентации КА на Солнце, необходимой для работы научной аппаратуры, применяются нагревательные элементы для поддержания рабочей температуры буферной аккумуляторной батареи и очистки оптических элементов научной аппаратуры LYRA и SWAP, а также пассивный радиатор для охлаждения детектора SWAP.
Задачи полета КА Proba-2
КА Proba-2 - технологический демонстратор, предназначенный для опытной отработки в условиях реального космического полета новых материалов и технологий. В ходе полета КА Proba-2 будет проведены демонстрация и испытание 17 технологических новинок и 4 научных эксперимента.
Демонстрация технологий:
новый тип литий-ионных батарей (разработка SAFT, Франция),
продвинутая интегрированная бортовая информационная система на базе нового процессора LEON (разработка Verhaert Space, Бельгия),
структурные алюминиевые панели с покрытием из углепластика (разработка Apco Technologies SA, Швейцария),
новая модель маховиков (Dynacon, Канада),
новая модель звездных датчиков (DTU, Дания),
новая модель приемников GPS (DLR, Германия),
усовершенствованная телекомандная система с программным декодером (STT- SystemTechnik GmbH, Германия),
экспериментальная солнечная батарея с накопителем солнечной радиации (CSL, Бельгия),
ксеноновая двигательная установка на основе двигателей малой тяги и азотный газогенератор (SSTL, Великобритания и Bradford, Нидерланды),
обзорная микрокамера X-CAM (Space-X, Швейцария),
новый алгоритм наведения, навигации и управления (GNC, Guidance, Navigation & Control) (разработка NGC, Канада).
Эксперименты по исследованию Солнца:
LYRA (Lyman Alpha Radiometer) - мониторинг ультрафиолетового диапазона излучения Солнца в четырех полосах частот (ведущий институт Centre Spatial de Liege, научное руководство Royal Observatory of Belgium и международная команда в составе PMOD (Швейцария), IMOMEC (Бельгия) и BISA (Бельгия)),
SWAP (Sun watcher using Active Pixel System detector and Image Processing) - измерение характеристик солнечной короны в узком диапазоне (ведущий институт Centre Spatial de Liege, научное руководство Royal Observatory of Belgium и индустриальная команда в составе бельгийских компаний Alcatel Lucent, AMOS SA, DELTATEC, Fill Factory NV и OIP NV).
Эксперименты по исследованию космической погоды:
DSLP (Dual Segmented Langmuir Probes) - измерение электронной плотности и температуры в плазме в теневой стороне магнитосферы Земли (Institute of Atmospheric Physics, Academy of Sciences of the Czech Republic, Прага, Чехия),
TPMU (Thermal Plasma Measurement Unit) - измерение полной ионной плотности, ионной температуры и состава, электронной температуры и наведенного потенциала на корпусе КА (Institute of Atmospheric Physics, Academy of Sciences of the Czech Republic, Прага, Чехия).
Основные характеристики КА Proba-2
Назначение
испытание 17 технологических разработок, проведение 4 научных экспериментов (2 - исследование Солнца, 2 - исследование космической погоды)
Орбита
околокруговая солнечно-синхронная на границе света и тени
Наклонение орбиты
98.44o
Высота орбиты, км
758
Положение КА на орбите
постоянная ориентация на Солнце с автономной навигацией
Период повторного посещения, ч
72
Эксплуатационный ресурс
2 года
Размеры КА, м
в стартовом состоянии: 0.60x0.70x0.85
в рабочем состоянии: 2.00x0.70x0.85
Масса КА, кг
130
Система ориентации
трехосная
Мощность бортовой системы энергоснабжения
>110 Вт; имеется батарея литий-ионных аккумуляторов емкостью 16.5 Ач.
Характеристики командно- телеметрической системы
рабочий диапазон - S; скорость передачи информации в канале "борт - Земля" 1 Мбит/с, в канале "Земля - борт" 64 кбит/с.
Первоначально запуск КА SMOS вместе с Proba-2 планировался на 2007 г. Позднее сроки сдвинулись на 2009 год, запуск был назначен на 9 сентября 2009 г. Однако, 23 июня было сообщено о переносе даты запуска на 2 ноября 2009 г.