Малые спутники

Срок выполнения: 2017-2019 гг.

Организация, где выполняется работа: ИПМ им. М.В. Келдыша РАН

Руководитель – к.ф.-м.н. Д.С. Иванов

Аннотация

В развитии орбитальных технических средств, предназначенных для исследования космического пространства и его использования в народно-хозяйственных интересах, можно выделить два основных тренда. Это миниатюризация технологической базы и резкое сокращение финансирования. В результате возник новый класс космических аппаратов – малые спутники. Речь идет об аппаратах массой от десятков до единиц килограммов, а иногда даже всего нескольких сотен граммов. С другой стороны, все большее усложнение подходов и методов к решению фундаментальных и прикладных проблем освоения космического пространства зачастую приводит к необходимости создавать распределенные космические системы. В этом случае несколько спутников, объединенных в систему и летящих на относительно небольшом удалении друг от друга, одновременно работают над решением общей задачи. Использование малых спутников в подобных проектах является наиболее естественным, а зачастую и единственно возможным. 

Малым спутникам, условно подразделяемые на микро-, нано- пико-спутники, присущи весьма жесткие ограничения по массе, размерам, энергетике, вычислительным мощностям и составу оборудования системы управления. Они приводят к усложнению основных задач, решаемых на начальном этапе конструирования миссии – выбору структуры космической системы и схем управления ею с учетом указанных ограничений. Построение многоэлементных спутниковых систем (формаций) требует специализированных динамических моделей, особых алгоритмов идентификации текущего фазового состояния и управления орбитальным и угловым движением аппаратов, что вызвано указанными выше стесненными возможностями. Именно этим обусловлена новизна предлагаемого проекта. 

В проекте будут созданы и исследованы динамические модели, алгоритмы построения, поддержания, реконфигурации формаций, определения и управления поступательным и угловым движением малых спутников в составе формаций с учетом специфики многоэлементных систем и ограничений каждого аппарата по возможностям идентификации и управления. Многоэлементные системы будут рассмотрены и исследованы для разной структуры системы, включая формацию, кластер и рой спутников, различающихся иерархией управления. Верификация моделей и алгоритмов будет выполнена с использованием ранее созданного коллективом программного инструментария. Тестирование моделей и алгоритмов планируется выполнить на уникальном стендовом оборудовании, введенном в действие в ИПМ им. М.В. Келдыша РАН в 2015 году усилиями авторов настоящего проекта. Новое оборудование позволяет в реальном масштабе времени имитировать относительное вращательно-поступательное движение нескольких макетов аппаратов.

Назад к списку грантов РНФ и РФФИ