PW-Sat

PW-Sat ( poloneză: Politechnika Warszawska Sat ) este primul satelit artificial polonez [4] dezvoltat de Universitatea de Tehnologie din Varșovia cu sprijinul Centrului de Cercetare Spațială al Academiei Poloneze de Științe. Principalele obiective ale satelitului sunt testarea posibilității decelerării atmosferice (deorbitare ( deorbitare ing .  )) și a unui nou tip de panouri solare. În plus, dispozitivul va transmite telemetrie pe o frecvență radio amator. [unu]

Istoricul proiectului

Proiectul a fost demarat în 2005 de membrii Asociației Studenților Spațiali, cu intenția de a fi prima echipă care a dezvoltat prima navă spațială poloneză . Mai târziu li s-au alăturat studenții Facultății de Inginerie . Numărul dezvoltatorilor a crescut la 70-80 de persoane. În 2011, grupul a fost reorganizat și numărul de persoane implicate în proiect a fost redus la 22, cu un nucleu de 9 membri. Înainte de a începe construirea satelitului, echipa a decis să proiecteze structura satelitului cât mai simplu posibil pentru a minimiza șansa de defecțiune. Lucrările lor preliminare includ modele din lemn ale CubeSat care au fost folosite pentru a testa instalarea antenei .

Cel mai important criteriu pentru succesul proiectului este dovada capacităţii satelitului de a lucra în spaţiu . Principalul obiectiv secundar al dezvoltării a fost atenuarea problemei deșeurilor spațiale , care este una dintre cele mai importante probleme cu care se confruntă explorarea spațiului. Ideile timpurii despre utilizarea unui balon și a unei pânze pentru sistemul de frânare au fost în cele din urmă renunțate, parțial din cauza fiabilității slabe. După ce au fost rezolvate unele probleme organizatorice, echipa a început să coopereze cu Centrul de Cercetare Spațială al Academiei Poloneze de Științe. Acest lucru a condus la crearea unei noi sarcini utile , care constă într-un dispozitiv de ghidare (scut) care crește rezistența, a cărui suprafață servește drept cadru pentru un nou tip de panou solar. Scopul principal al acestui experiment este de a testa conceptul de utilizare a frânării atmosferice pe un satelit.

Dezvoltatorii se așteaptă să poată scoate satelitul de pe orbită la momentul prezis, la aproximativ un an de la lansare. Al doilea obiectiv este testarea panourilor solare, care nu au mai fost folosite niciodată în spațiu. În timpul zborului, satelitul va transmite telemetrie cu informații despre starea fiecărui subsistem și parametrii de desfășurare ai scutului, care pot fi recepționați de radioamatorii . [unu]

Constructii

Corps

Corpul este un cadru din aluminiu care oferă suport pentru toate elementele. Acest lucru asigură poziționarea corectă a elementelor în timpul lansării rachetei și protejează subsistemele de deteriorarea mecanică. În același timp, joacă un rol important în stabilizarea termică a satelitului. Dacă unul dintre subsisteme generează o cantitate mare de căldură, atunci este absorbită de structură (are o capacitate termică foarte mare ). Excesul de căldură este radiat din carcasă direct în spațiu. Factor de formă - „CubeSat”.

Sistem de alimentare

Sistemul de alimentare PW-Sat funcționează exclusiv cu energia de la Soare. Este transformat în curent electric în opt panouri solare care sunt amplasate pe părțile laterale ale satelitului. Panourile montate pe o parte asigură o sursă de alimentare minimă de 2 wați. Această putere este folosită parțial pentru a încărca o baterie litiu-ion , care furnizează energie atunci când satelitul se află în umbra Pământului. Eficiența panourilor solare este de aproximativ 27%. PW-Sat va fi, de asemenea, echipat cu panouri experimentale suplimentare. Ele nu vor fi conectate la sistemul alimentar principal și fac parte din experiment. Doar ele vor fi folosite pe scutul de deorbită.

Sistem de comunicare

Este necesar un sistem de comunicații pentru a trimite date pe Pământ și pentru a primi comenzi de la o stație terestră. Este format din două module: modul de comunicație și modul de antenă. Patru antene casete lungi de 55 cm formează baza modulului de antenă. În timpul decolare, acestea au fost dislocate la jumătate de oră după separarea de etapa superioară. Procesul de măturare a durat doar 3 secunde. Comunicarea este acceptată la două frecvențe: 435,032 MHz (transmisie - către satelit) și 145,902 MHz (recepție - de la satelit).

Sarcină utilă

La câteva săptămâni după ce PW-Sat se desparte de treapta superioară, stația de la sol trimite o comandă pentru a deschide clapeta de frână . Este o spirală de un metru cu o secțiune transversală dreptunghiulară. Din toate cele patru laturi este acoperit cu panouri solare elastice. În timpul lansării, acesta va fi ascuns în interiorul satelitului.

Stabilizare prin satelit

PW-Sat nu este echipat cu sistem de stabilizare. Orientarea sa poate fi estimată din datele de baleiaj ale rețelei solare.

Computer de bord

Computerul de bord controlează funcționarea întregului satelit. Cu ajutorul unui sistem de comunicații, el primește comenzi de la Pământ și controlează executarea sarcinilor de către subsisteme. De asemenea, memorează informații despre temperatură și performanța subsistemului și le pregătește pentru transmiterea către stația de la sol. Unitatea centrală de procesare a computerului este un microcontroler pe 8 biți . Programul este scris în limbaj C.

Pe lângă subsistemele principale, există și unul suplimentar care monitorizează subsistemele satelitului înainte de lansarea pe orbită. [5]

Experimente

Deorbitare

Deorbitare ( ing.  deorbitare ) - deorbitarea unei nave spațiale cu arderea sa ulterioară în straturile dense ale atmosferei. Un observator pământesc va vedea un mic meteor în acest moment . Sonda spațială Hayabusa a fost distrusă într-un mod similar . Distrugerea unui satelit prin deorbitarea Pământului crește siguranța lansărilor spațiale. Mulți sateliți după încheierea misiunii lor pot continua să orbiteze Pământul timp de zeci de ani. Obiectele inactive care nu sunt controlate devin resturi spațiale . Acestea devin o amenințare serioasă pentru noile nave spațiale (inclusiv zborurile cu echipaj și stațiile orbitale ). Am putut observa realitatea acestei amenințări pe 10 februarie 2009 , când sateliții Kosmos-2251 și Iridium 33 s-au ciocnit . [6] Resturile rezultate în urma coliziunii reprezintă o amenințare pentru alți sateliți. Pentru a evita situații similare în viitor, dezvoltatorii ar trebui să utilizeze sisteme de deorbitare.

În cazul unui satelit pe orbite joase, influența straturilor superioare ale atmosferei (până la 900 km) poate deveni un factor care accelerează deorbitarea. Așa cum deschiderea unei parașute va crește rezistența aerodinamică, creșterea ariei unui satelit pe orbita joasă a Pământului va provoca o încetinire treptată, dar vizibilă. Consecința acestui lucru va fi o scădere a orbitei, o creștere suplimentară a rezistenței și o coborâre rapidă. Până la intrarea în straturile dense ale atmosferei.

Sarcina utilă principală a PW-Sat va fi un sistem care provoacă o creștere a rezistenței aerodinamice a satelitului. Deși poate părea puțin ciudat, PW-Sat este trimis în spațiu pentru a fi distrus cât mai repede posibil. Sistemul deorbital PW-Sat este un scut. Are o secțiune pătrată și are aproximativ 1 metru lungime. Pe părțile laterale ale scutului este acoperit cu panouri solare flexibile. În momentul lansării, întreaga structură este pliată în locuri special pregătite în interiorul satelitului. La câteva săptămâni de la lansare, la comandă de pe Pământ, pirotehnica blocării mecanismului cu arc sunt arse și scutul iese într-o fracțiune de secundă. Cu antene și un scut, satelitul va avea o dimensiune de aproximativ 150x100x13 cm.

PW-Sat fără un sistem deorbital (cum ar fi 10x10x13 cm) va rămâne pe orbita sa eliptică (300 × 1450 km) timp de aproape patru ani. Creșterea așteptată a rezistenței aerodinamice ar trebui să scurteze durata de viață a satelitului cu un an. Sisteme similare ar putea fi instalate pe noi sateliți și utilizate atunci când misiunea lor se încheie. Acest lucru va curăța orbita de resturile spațiale nedorite.

Panouri solare

Principala modalitate de a furniza energie electrică pentru marea majoritate a sateliților și a sondelor spațiale este utilizarea panourilor solare. Radiația solară este transformată în energie electrică în panourile solare, care fac parte din echipamentul satelit. Cu cât mai multă putere disponibilă subsistemelor, cu atât are mai multe capabilități satelitul. În acest sens, este nevoie de a crea fotocelule mai eficiente , care să acopere o suprafață mare. Cu toate acestea, creșterea dimensiunii creează probleme cu lansarea unui satelit pe orbită de către un vehicul de lansare . Designerii telescopului spațial Hubble s-au confruntat cu o problemă similară cu mulți ani în urmă când au încercat să instaleze un observator și fotocelule în cala de marfă a unei navete spațiale . Acest lucru s-a întâmplat deoarece s-a luat decizia de a rula panourile solare - prin montarea lor pe un material flexibil la o astfel de distanță unul de celălalt încât întregul grup să poată fi pliat și livrat pe orbită într-o formă compactă.

Celulele solare flexibile pe o bază flexibilă vor fi testate în spațiu pentru prima dată în timpul misiunii PW-sat. Acestea sunt atașate pe patru laturi ale scutului și vor începe să funcționeze la câteva săptămâni după lansarea satelitului. Eficiența celulelor este de aproximativ 5%, ceea ce înseamnă că doar 5% din energia solară care ajunge la ele va fi transformată în energie electrică. Acesta este foarte mic în comparație chiar și cu principalele panouri solare PW-Sat, care sunt cu aproximativ 25% mai eficiente (cele mai bune celule fotovoltaice existente concepute pentru zboruri spațiale ating o eficiență de 45-50%). În cazul PW-Sat, cantitatea de energie electrică generată nu este o problemă mare (electricitatea de la panourile experimentale nu va fi folosită pentru alimentarea subsistemelor de satelit), dar accentul este pus pe testarea conceptului de celule fotovoltaice flexibile. [7]

Lansare

Lansarea a fost efectuată de vehiculul de lansare Vega de la locul de lansare Kourou pe 13 februarie 2012 ca încărcătură secundară. Date de orbită: Orbită polară 354 km x 1450 km, înclinare = 71°, perioada orbitală = 103 minute (14 rotații/zi). Aproximativ 75% din orbită este în lumina soarelui [8] [9] .

Note

1. ↑ 1 2 3 Pagina Misiunii de pe  site-ul ESA . ESA. Arhivat din original pe 12 septembrie 2012.
2. ↑ RN VEGA . ESA. Arhivat din original la 1 mai 2012. (nedefinit)
3. ↑ PW Sat. radio amator. . vgnet. Arhivat din original pe 12 septembrie 2012. (nedefinit)
4. ↑ PW-Sat: Primul Pico-Satelit polonez  (engleză)  (link indisponibil) . Universitatea din Waterloo. Arhivat din original pe 12 septembrie 2012.
5. ↑ PW -Sat  . AstroNautilus. Arhivat din original pe 12 septembrie 2012.
6. ↑ System Deorbitacji, Problem kosmicznych śmieci Arhivat 5 martie 2016 la Wayback Machine  (poloneză)
7. ↑ Experimentele  PW- Sat . AstroNautilus. Arhivat din original pe 12 septembrie 2012.
8. ↑ Rachetă. PW Sat.  (engleză) . skyrocket.de Arhivat din original pe 12 septembrie 2012.
9. ↑ PW-Sat, primul satelit al Poloniei lansat pe orbită  (engleză)  (link indisponibil) . Rețeaua media spațială. Arhivat din original pe 12 septembrie 2012.