В России впервые проведены успешные лётные испытания двигателя для кубсатов

9 августа исполнится ровно год как первый спутник компании «Геоскан» отправился на орбиту с космодрома Байконур. К этой знаменательной дате специалистам компании удалось завершить программу лётных испытаний и успешно протестировать двигатель для кубсатов в открытом космосе — впервые в истории нашей страны.

Газовая двигательная установка (ГДУ) на «Геоскане-Эдельвейсе» была разработана в ОКБ «Факел» при поддержке Фонда содействия инновациям специально для спутников CubeSat 3U, а плата управления создана специалистами компании. В ходе испытаний требовалось проверить, может ли работать такой двигатель в условиях космического полёта, и узнать, как его включения повлияют на орбиту космического аппарата. В будущем подобные ГДУ планируют использовать для коррекции орбиты и сведения с неё кубсатов после окончания срока службы — для утилизации отработавших спутников. Это позволит избежать появления нового космического мусора.

Первые тесты прошли ещё в апреле-мае: специалисты проверили работу ресивера, пережгли клапан между ним и баллонами высокого давления, заправили его азотом и провели пробные импульсы. В июле эксперименты продолжили. Теперь нужно было зафиксировать создаваемое двигателем ускорение с помощью акселерометра, установленного на космическом аппарате — прибор позволяет определить, какое приращение скорости обеспечивает двигатель.

Завершающие испытания начали в самый удобный для этого момент: во время сеанса связи. Спутник пролетал над Санкт-Петербургом по направлению к Северному полюсу. Двигатель при этом был направлен от Земли, так как из-за его конструктивных особенностей ось ГДУ не совпадает с главной осью спутника и при любом положении будет создаваться вращающий момент.

В ходе теста двигатель совершил восемь импульсов по четыре секунды с интервалом в минуту. Уже во время первого акселерометр зафиксировал изменение ускорения вдоль продольной оси космического аппарата: оно составило порядка 0,2 м/с, что можно определить по графику 1.
 

Поскольку продольная ось была направлена почти перпендикулярно орбитальной скорости, то ускорение оказалось очень небольшим. Датчики угловой скорости зафиксировали изменение вращения спутника после включения двигателя: на графике 2 можно заметить, что кубсат сильно закрутился относительно оси Х (фиолетовая линия).

Радиолюбители тоже смогли зафиксировать передвижения «Геоскана-Эдельвейса». Во время одного из импульсов сигналы спутника ловили на станции сети SatNOGS в Германии. На «водопаде», частотно-временной диаграмме спектра сигнала, можно заметить, что доплеровское смещение, которое возникает при движении объекта к наблюдателю или от него, не совпадает с расчётным по TLE. Это обусловлено тем, что скорость спутника немного изменилась в процессе эксперимента.
После тестовых импульсов спутник начал закручиваться, а ток на солнечных панелях — падать. Разработчики приняли решение завершить эксперимент, чтобы сохранить спутник в рабочем состоянии. Испытания прошли успешно: двигатель выполняет свою основную задачу и, по оценкам специалистов «Геоскана», при наиболее эффективной модели манёвра и выпуске всего запаса рабочего тела в баллонах (азот) изменение высоты круговой орбиты может составить до 12 км. Для этого необходимо произвести больше 30 импульсных включений ГДУ.

«Геоскан-Эдельвейс» может ориентироваться только по магнитному полю Земли: точность у такого выравнивания небольшая, поэтому даже точно выверенные моменты могут дать лишь приближённые данные. На будущих космических аппаратах компании предусмотрена активная система ориентации — маховики собственной разработки «Геоскана». Также на двух МКА, создаваемых для компании «МГУ-Стандарт» и Президентского физико-математического лицея № 239, будет установлен плазменный двигатель VERA разработки Института ЛаПлаз МИФИ. А «Геоскан-Эдельвейс», успешно завершив все лётные испытания, продолжит передавать телеметрию и новые фотографии Земли радиолюбителям по всему миру.
 

Источник