Космические аппараты серии “Бауманец”

В 2003-2006 годы к 175-летию основания Московского государственного технического университета имени Н.Э. Баумана в соответствии с Указом Президента РФ от 5 сентября 2002 г. № 969, Распоряжением Правительства РФ от 31 декабря 2002 г. № 1861-р и Решением Минобразования РФ и Росавиакосмоса от 6 июня 2003 г. усилиями самого университета, ФГУП НПО машиностроения и кооперации разработчиков бортовых систем был создан студенческий микроспутник «Бауманец» с наземной инфраструктурой, обеспечивающей его подготовку, запуск и последующую рабочую эксплуатацию на орбите.

КА «Бауманец» должен был решать следующие научные задачи:

• получение с помощью установленной на космическом аппарате мультиспектральной камеры данных ДЗЗ;
• исследование земной атмосферы методами активного радиопросвечивания;
• изучение прохождения радиоволн миллиметрового диапазона (94 ГГц) в атмосфере.
  На спутнике должны были поставлены технологические эксперименты:
• передача с КА телеметрии и закладка на борт команд управления через терминал спутниковой связи GlobalStar в дополнение к штатной радиотехнической системе;
• отработка активной электромагнитной системы ориентации и стабилизации.
  Несмотря на то, что спутник являлся студенческим, к нему и аппаратуре были выставлены очень серьезные требования. Например, камера и передатчик данных ДЗЗ должны были обеспечить в полосе захвата 100км линейное разрешение на местности 50м в четырех спектральных диапазонах и передачу полученной информации на наземные станции потребителей.
  Кроме того, из-за ограниченной массы спутника и его энергетики на бортовую аппаратуру были поставлены жесткие ограничения по массово-габаритным характеристикам и потреблению.
  Попытка выведения на солнечно-синхронную орбиту высотой около 500км и наклонением 98º 92-килограммового КА «Бауманец» в составе кластерного пуска на РН «Днепр» была проведена 26 июля 2006 года. Вместе с «Бауманцем» стартовали белорусский КА «БелКА», два итальянских студенческих спутника и 14 наноспутников CubSat разработки американских, корейских, норвежских и японских университетов. Однако на участке выведения РН «Днепр» потерпела аварию и этот групповой запуск в космос реализован не был.
  Учитывая важность подготовки высококвалифицированных, специализированных, инженерных и научных кадров для работы на предприятиях космической индустрии Российской Федерации, и в соответствии с соглашением между МГТУ им. Баумана и ОАО «ВПК «НПО машиностроения», в 2012 году работы по студенческому микроспутнику дистанционного зондирования Земли в рамках ОКР «Бауманец-2» в ОАО «ВПК «НПО машиностроения» были возобновлены. При выполнении ОКР были максимально использованы научно-технический и материальный заделы, полученные при создании КА «Бауманец» – документация, матчасть, технологическое оборудование (с минимальными доработками), рабочие места и наземная инфраструктура. Для КА «Бауманец-2» были уточнены научная программа и перечень проводимых экспериментов, что привело к необходимости модернизации некоторых служебных бортовых систем.
  Основные задачи, решаемые КА «Бауманец-2»:
• получение данных в области дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) с использованием оптико-электронной аппаратуры ОЭА с разрешением 18-36 м и шириной полосы захвата не менее 110 км в 4-х спектральных диапазонах от 0,48 мкм до 0,95 мкм;
• измерение ослабления миллиметровых волн диапазона 94 ГГц на наклонных трассах и исследование возможности использования микроволнового канала передачи информации;
• проведение научно-образовательного эксперимента «Бортовая вычислительная машина-2 – терминал «GlobalStar» с целью исследования возможности применения в составе КА вычислительной машины, созданной из коммерчески доступных комплектующих и отработка технологии работы и управления вычислительной машиной с использованием терминала «GlobalStar»;
• проверка принципиальной возможности и технических характеристик малоразмерной с низким энергопотреблением лазерной двигательной установки, используемой как для коррекции орбиты микроспутника, так и в качестве исполнительного органа системы ориентации и стабилизации;
• проведение научно-образовательного эксперимента «FRIENDS» с использованием прибора, разработанного совместно со специалистами французского университета Монпелье-2, предназначенного для летной верификации методики наземных ускоренных испытаний радиоэлектронных компонентов и элементной базы на радиационную стойкость;
• использование оптических уголковых отражателей для определения параметров движения КА.

Характеристика	Значение
Масса блока полезной нагрузки (БПН), кг, в том числе:	116,5
– масса КА «Бауманец-2»	85,5
– масса адаптера	31
Габаритные размеры, мм:-
– КА «Бауманец-2»	700х700х700
– адаптера	250х700х700
Параметры рабочей орбиты:
– высота, км	до 700
– тип орбиты	ССО
Объем ЗУ, Гбит	128
Скорость передачи информации, Мбит/с	от 64 до 128
Космическая платформа:
– средневитковая мощность СЭП, Вт	45
– пиковая мощность (в течение 10 мин)	185
– точность ориентации, угл. мин	28
– точность стабилизации, град/с	0,01
– срок активного существования, год	не менее 1

К бортовым служебным системам КА «Бауманец-2», обеспечивающим выполнение программы полета относятся:

• командно-навигационная система дистанционного обслуживания микроспутника;
• система ориентации и стабилизации;
• система энергопитания;
• система обеспечения теплового режима.
  Конструкция КА выполнена в негерметичном исполнении. Все бортовые системы установлены на 4-х несущих панелях, оборудованных тепловыми трубами СОТР. При сборке эти панели образуют корпус КА, в котором вместо двух панелей установлены два диагональных трубчатых подкоса, обеспечивающих требуемую жесткость корпуса. На рисунке 2 показан КА «Бауманец» в сборочном цехе. Несущая панель представляет собой клееную конструкцию, состоящую из каркаса, обшивок и сотового наполнителя. Каркас изготавливается из набора силовых профилей.

На рисунке 3 изображены 4 панели с оборудованием в технологических рамах.
При размещении аппаратуры на панелях учитывались следующие требования:

• минимальные функциональные связи по системам и между системами;
• максимальное использование полезной площади панелей;
• электромагнитная совместимость приборов;
• максимальная технологичность.

На боковых сторонах корпуса КА на специальных кронштейнах закреплены четыре солнечные батареи. На рисунке 4 показан КА «Бауманец-2» с адаптером, посредством которого он устанавливается на РН.

Выведение в космос КА «Бауманец-2» планируется осуществить в качестве попутного груза при запуске КА «Метеор-М». При этом на активном участке полета РН аппаратура КА «Бауманец-2» обесточена. Бортовое питание КА включается в момент отделения его от носителя.

После проведения тестовых проверок и ввода КА в рабочую эксплуатацию функционирование КА может происходить либо в режиме квазинепосредственной передачи информации ДЗЗ (рисунок 6), либо в режиме ее записи на борту и последующим ее сбросом на Землю (рисунок 7). Первый режим используется в случае проведения съемок поверхности в зоне радиовидимости пункта приема и обработки информации (ППОИ). Во втором случае снимается любой заданный доступный район, информация запоминается на борту КА и затем сбрасывается на Землю в зоне радиовидимости одного из ППОИ.

Общее руководство работами по КА «Бауманец» и КА «Бауманец-2» осуществляли: со стороны НПО машиностороения – Витер В.В.,  Гришко М.И. и Широков П.А., Аракин М.В., со стороны МГТУ им. Н.Э. Баумана – Зимин В.Н., Майорова В.И. В разработке этих аппаратов принимали и принимают участие следующие сотрудники НПО Баранов М.Л., Батищев О.Ю., Зайцев С.Э., Кайдаш А.Я., Лизунов А.А., Лисицын В.Л., Майоров Е.П., Матвеев В.Ф., Некрасов А.М., Савосин Г.В., Саранцев В.П., Сынков В.С., Тарарин Л.Н. и другие, со стороны МГТУ им. Н.Э. Баумана – Муравьев В.В., Малашин В.П., Семашко С.С., Протасов Ю.С., Телех В.Д., Локтионов Е.Ю., Михайлицкий В.П., Неровный Н.Н., Муллин Н.А., Гришко Д.А., Павлов Н.Г., Копытов В.С.