Какими бывают режимы ориентации на орбите у кубсатов?

5 ноября 2024 года на орбиту отправились пять малых космических аппаратов разработки Геоскана: TUSUR GO, RTU MIREA1, Vizard-ion, Colibri-S и «Горизонт». Все кубсаты были разработаны 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 определённую точку на Земле или в космосе.

Самый простой режим ориентации – стабилизация в инерциальной системе координат. Для неё достаточно определить ориентацию по данным магнитного поля и солнечных датчиков. Оси инерциальной системы координат привязаны к звёздам, а её начало находится в центре масс Земли.

Специалисты Геоскана проверили эту систему на спутнике Vizard-ion: аппарат успешно стабилизировался в соответствии с полётным 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».

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 приёмную 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.

Источник.