Космическая платформа | это... Что такое Космическая платформа? (original) (raw)
Модуль служебных систем и модуль полезной нагрузки
Космическая Платформа (или Спутниковая Платформа) — это общая унифицированная модель для построения космических аппаратов (КА), которая включает в себя все служебные системы спутника (т. н. Модуль Служебных Систем), а также конструкцию модуля полезной нагрузки, но без целевой ретрансляционной аппаратуры.
С другой стороны, в зависимости от типа КА, понятие платформа часто употребляется для обозначения Модуля Служебных Систем, содержащего только лишь служебные системы спутника (без конструкции модуля полезной нагрузки).
Содержание
- 1 Преимущества использования космических платформ
- 2 Компоненты космической платформы
- 3 Типы космических платформ
- 4 Список космических платформ
- 5 См. также
- 6 Примечания
- 7 Литература
- 8 Ссылки
Преимущества использования космических платформ
Использование космических платформ имеет ряд преимуществ по сравнению с индивидуальным изготовлением космический аппаратов[1]:
- уменьшение расходов на проектирование в связи с серийностью производства и возможностью распределения стоимости проектирования платформы между всеми спутниками серии;
- увеличение надежности спутников из-за многократной проверки и отработки их систем;
- уменьшение времени производства спутников до 18-36 месяцев. Кроме того производители могут гарантировать сроки изготовления.
Космическая платформа обычно применяется для изготовления геостационарных спутников связи, но может служить и для других проектов.
Компоненты космической платформы
Отношение массы полезного груза коммерческих телекоммуникационных спутников к общей массе КА
Обычно, в космическую платформу входят все служебные системы спутника кроме модуля полезной нагрузки. В этом случае, платформа также называется Модулем служебных систем и содержит[2][3][4]:
- систему энергоснабжения (включая солнечные батареи и аккумуляторы);
- систему управления движением, ориентации и стабилизации, состоящую из оптических датчиков, измерителей угловых скоростей и маховиков;
- апогейный двигатель для довывода с геопереходной на геостационарную орбиты;
- двигатели коррекции по широте и долготе (обычно с помощью ЭРД);
- систему терморегулирования, предназначенную для отвода тепла от служебных систем и систем модуля полезной нагрузки;
- бортовой комплекс управления с системой передачи служебной телеметрической информации;
Также, на космической платформе предусматривается место для установки отсека полезной нагрузки и антенн. Тем не менее, на платформах для построения спутников связи, например Спейсбас, Экспресс или SS/L 1300, конструкция модуля полезной нагрузки (без ретрансляционной аппаратуры установленной на ней) обычно тоже считается частью платформы.
Обычно платформы оптимизируются под массу выводимой полезной нагрузки, что в свою очередь определяет массу всего спутника и мощность системы энергоснабжения[4].
Отношение ПН к общей массе КА
Одним из важнейших параметров является отношение массы ПН к общей массе КА. Очевидно, что чем лучше это соотношение, тем эффективнее могут быть выполнены задачи миссии. Обычно грузоподъемность ракеты-носителя определяет максимальную массу КА на орбите. Таким образом, чем меньше весит платформа, тем больше полезного груза может быть доставлено на заданную орбиту[4][5].
В настоящее время это отношение составляет примерно 18-19 % для современных тяжелых телекоммуникационных платформ, таких как Спейсбас или Экспресс 2000. Основной технологической проблемой является энергетическая стоимость повышения орбиты с геопереходной до геостационарной. КА должны нести большое количество горючего для повышения орбиты (до 3 тонн и больше). Кроме того, ещё 400—600 кг используется для удержания спутника на заданной орбите за все время активной эксплуатации[6][7].
Экономия, которая может быть достигнута при использовании ионных электрических двигателей[6][7]
В недалеком будущем, широкое использование электрических ионных двигателей, а также уменьшение массы солнечных батарей и аккумуляторов должно привести к улучшению отношения массы ПН к общей массе КА до 25 % и более[6][7].
Одним из самых перспективных направлений является развитие электрических ионных и плазменных двигателей. Эти двигатели обладают гораздо более высоким удельным импульсом по сравнению с традиционными двух-компонентными гидразиновыми системами (1500-4000 сек. против 300 сек) и поэтому их использование может привести серьёзному уменьшению массы спутников и соответствующему уменьшению стоимости их запуска. Например, электрический ионный двигатель фирмы Boeing XIPS25, использует всего лишь 75 кг горючего для удержания спутника на орбите в течение 15 лет. При возможном использовании этого двигателя для повышения и последующего удержания орбиты, можно сэкономить до 50 млн Евро (хотя в данный момент эта функция полностью не используется)[5][6][7][8].
С другой стороны, использование новых технологий применительно к солнечным батареям (переход с кремниевых на многослойные GaInP/GaAs/Ge) и аккумуляторам (внедрение литий-ионных технологий) также приведет к снижению веса КА[9].
Типы космических платформ
По массе (вместе с горючим), в настоящее время спутниковые платформы можно разделить на три категории[2][4]:
- Легкие, массой до 2000 кг, с мощностью полезной нагрузки до 6 кВт;
- Средние, массой до 5000 кг, с мощностью до 14 кВт;
- Тяжелые, массой более пяти тонн мощностью более 15-20 кВт и более.
Также при разработке платформы учитываются тип вывода на опорную орбиту: прямой вывод или с довыводом с геопереходной на геостационарную орбиты с помощью апогейной ДУ спутника. В общем случае, КА построенные на легких платформах могут быть напрямую выведены на геостационарную орбиту, что позволяет избавиться от апогейного двигателя и сопровождающего его топлива.
Список космических платформ
В настоящее время основные производители геостационарных спутников используют следующие спутниковые платформы:
Название | Масса КА, кг | Мощн. ПН, кВт | К-во изготовл. (в производстве) КА | Производитель | Страна |
---|---|---|---|---|---|
Средние и тяжелые платформы | |||||
Spacebus 4000[4] | 3000-5900 | до 11,6 | 65 (7) | Thales Alenia Space | / |
Eurostar 3000[10] | до 6400 | 6 — 14 | более 60 | EADS Astrium | / |
Alphabus[11] | 6000 — 8800 | 12 — 18 | 0 (1) | EADS Astrium / Thales Alenia Space | / / |
Boeing 702 | до 6000 | до 18 | 25 (15) | Boeing | |
Boeing 601 | 73 (3) | Boeing | |||
SS/L 1300 | до 8000 | до 20 | 83 (25)[12] | Space Systems/Loral | |
A2100AX | 2800 — 6600 | до 15 | 36 | Lockheed Martin Space Systems | |
КАУР-4 | 2300 — 2600 | 1,7 — 6,8 | 31 | ОАО ИСС | |
Экспресс 2000[13] | до 6000 | до 14 | 0 (4) | ОАО ИСС | |
Дунфан Хун-4 (DFH-4) | до 5200 | до 8 | 12 | China Aerospace Science and Technology Corporation | |
Легкие платформы | |||||
STAR bus[14] | 1450 (сухая) | 1,5 — 7,5 | 21 (10) | Orbital Sciences Corporation | |
Экспресс 1000[13] | до 2200 | до 6 | 6 (18) | ОАО ИСС | |
A2100A | 1-4 | Lockheed Martin Space Systems | |||
LUXOR (SmallGEO) | 1600 — 3000 | до 4 | 0 (1) | OHB | |
Навигатор[15] | 650 — 850* | до 2,4 | 2 (6) | НПО им. Лавочкина | |
Яхта[16] | 350 — 500* | до 3,9 | 4 | ГКНПЦ им. М.В.Хруничева | |
Универсальная космическая платформа[17] | 950 — 1200 | до 3000 Вт | 4 (1)[18] | РКК «Энергия» | |
* Cухая масса платформы |
См. также
Примечания
- ↑ Спутниковые телекоммуникации, стр. 8-10. ОАО Информационные спутниковые системы имени академика М. Ф. Решетнёва. Архивировано из первоисточника 1 июля 2012. Проверено 7 декабря 2011.
- ↑ 1 2 Новые технологии и перспективы развития космических платформ и полезных нагрузок отечественных спутников связи и вещания, стр. 15-17. ОАО Информационные спутниковые системы имени академика М. Ф. Решетнёва. Архивировано из первоисточника 1 июля 2012. Проверено 7 декабря 2011.
- ↑ Maral G, Bousquet M SATELLITE COMMUNICATIONS SYSTEMS, Fifth Edition — : John Wiley & Sons Ltd, 2009 — С. 527—661 — ISBN 978-0-470-71458-4
- ↑ 1 2 3 4 5 Evolution des satellites de télécommunication géostationnaires (фр.). Alcatel Space, Revue des Télécommunications d'Alcatel - 4e trimestre 2001.(недоступная ссылка — история) Проверено 27 ноября 2011.
- ↑ 1 2 Maral G, Bousquet M SATELLITE COMMUNICATIONS SYSTEMS, Fifth Edition — : John Wiley & Sons Ltd, 2009 — С. 561—562 — ISBN 978-0-470-71458-4
- ↑ 1 2 3 4 John R. Beattie XIPS Keeps Satellites on Track (англ.). The Industrial Physicist. Архивировано из первоисточника 21 июня 2012. Проверено 7 декабря 2011.
- ↑ 1 2 3 4 Giorgio Saccoccia Electric Propulsion (англ.). ESA.(недоступная ссылка — история) Проверено 7 декабря 2011.
- ↑ Boeing 702HP fleet. Boeing. Архивировано из первоисточника 21 июня 2012. Проверено 19 декабря 2010.
- ↑ Maral G, Bousquet M SATELLITE COMMUNICATIONS SYSTEMS, Fifth Edition — : John Wiley & Sons Ltd, 2009 — С. 568—569 — ISBN 978-0-470-71458-4
- ↑ Eurostar 3000 Structure Enhancement. European Space Agency. Архивировано из первоисточника 21 июня 2012. Проверено 1 октября 2010.
- ↑ Alphabus. CNES. Проверено 1 октября 2010.
- ↑ Ford → Space Systems Loral (SSL): LS-1300. Gunter Dirk Krebs. Архивировано из первоисточника 21 июня 2012. Проверено 27 ноября 2011.
- ↑ 1 2 ВЗАИМОВЫГОДНАЯ ПЛАТФОРМА. КОММЕРСАНТЪ BUSINESS GUIDE. Архивировано из первоисточника 21 июня 2012. Проверено 1 октября 2010.
- ↑ Star Bus factsheet. Orbital Sciences Corporation. Архивировано из первоисточника 21 июня 2012. Проверено 30 сентября 2010.
- ↑ БАЗОВЫЙ МОДУЛЬ НАВИГАТОР. НПО им. С.А.Лавочкина. Архивировано из первоисточника 21 июня 2012. Проверено 6 декабря 2011.
- ↑ Унифицированная космическая платформа «Яхта». ФГУП «Государственный космический научно-производственный центр имени М.В.Хруничева». Архивировано из первоисточника 21 июня 2012. Проверено 6 декабря 2011.
- ↑ Универсальная космическая платформа. РКК «Энергия». Архивировано из первоисточника 21 июня 2012. Проверено 27 ноября 2011.
- ↑ RKK Energiya: USP (Victoria). Gunter Dirk Krebs. Архивировано из первоисточника 21 июня 2012. Проверено 27 ноября 2011.
Литература
- G. Maral, M. Bousquet. SATELLITE COMMUNICATIONS SYSTEMS, Systems, Techniques and Technology, Fifth Edition. — United Kingdom: John Wiley & Sons Ltd., 2009. — 713 с. — ISBN 978-0-470-71458-4
- D. Roddy SATELLITE COMMUNICATIONS, Fourth Edition. — United States of America: The McGraw-Hill Companies, Inc., 2006. — 636 с. — ISBN 0-07-146298-8