ТНС-0 №2 Наноспутник

ТНС-0 №2 — профессиональный спутник нанокласса, разработанный «Российскими космическими системами» (РКС) по заказу РКК «Энергия».

Масса аппарата со всеми служебными системами составляет всего 4 кг, при этом он может брать на борт до 6 кг полезной нагрузки.

ТНС-0 №2 на орбите после запуска

Разработка спутника

В 2005 году с борта МКС был запущен технологический спутник ТНС-0 №1 массой 5 кг. За время его активного существования на орбите испытания прошли более 10 технологий и приборов. Полученные тогда наработки были использованы для создания универсальной платформы для космических аппаратов нанокласса ТНС-0 №2.

Оборудование

Космический аппарат построен на базе разработанной специалистами холдинга РКС унифицированной платформы, которую в будущем планируется использовать для создания серии отечественных малоразмерных космических аппаратов.

На борту спутника установлено разработанное в РКС экспериментальное навигационное, энергетическое, датчиковое и вычислительное оборудование, которое в ходе полета ТНС-0 №2 пройдет полный цикл испытаний и получит сертификат летной годности для установки на другие космические аппараты.

Подготовка к запуску ТНС-0 №2 в РКС

2018

Испытание облачной системы связи на борту ТНС-0 №2

Спутниковая платформа ТНС-0 №2, созданная холдингом «Российские космические системы», активно функционирует на орбите уже в 2 раза дольше запланированного срока. За время работы аппарата в космосе ученые и инженеры из РКС, Института прикладной математики РАН им. М.В. Келдыша и РКК «Энергия» испытали целый ряд инновационных технических решений и метод управления малыми космическими аппаратами через интернет, сообщили 12 июля 2018 года в РКС.

Работа ТНС-0 №2 на орбите

По данным на июль 2018 года, бортовая аппаратура ТНС-0 №2 функционирует без сбоев, деградации аккумуляторной и солнечных батарей не наблюдается. Каждые сутки с аппаратом проводится не менее 10 сеансов связи — специалисты на Земле получают телеметрическую информацию о работе бортовых приборов и научного оборудования.

ТНС-0 №2 функционирует в штатном режиме. Температура внутри корпуса колеблется в диапазоне от 3 до 18 °C, ось симметрии космического аппарата следует за вектором магнитной индукции Земли. Все используемые в нем приборы уже прошли летную квалификацию. Благодаря этому мы получили отработанные решения, на основе которых мы вместе с партнерами из РКК «Энергия» и Института прикладной математики им. Келдыша будем работать над развитием универсальной отечественной наноспутниковой платформы, — рассказал главный конструктор ТНС-0 №2 Олег Панцырный.

По информации РКС, в ТНС-0 №2 применены оригинальные решения, которые отличаются простотой и доступной стоимостью. Аппарат построен согласно концепции «спутник-прибор», которая подразумевает подход к разработке, испытаниям и эксплуатации космического аппарата как законченного прибора. Кроме повышения надежности и снижения массогабаритных характеристик, это технологическое решение позволяет снизить стоимость и сроки разработки изделия. При необходимости на него можно устанавливать любую полезную нагрузку, расширять функционал за счет дополнительных модулей — с двигателями, солнечными батареями или приемно-передающими устройствами, пояснили в холдинге.

Наноспутник ТНС-0 №2

Одним из достижений эксперимента, в процессе работы на орбите ТНС-0 №2, стало практическое испытание применения в качестве канала управления и обмена данными системы спутниковой связи «Глобалстар». Модем этой системы, установленный на борту ТНС-0 №2, обеспечил канал двусторонней передачи данных. Использование спутниковой системы связи позволяет подключаться к спутнику из любого места на Земле или в космосе, где есть доступ в интернет. Для поддержания резервного канала связи использовалась установленная на борту спутника УКВ-радиостанция. По данным РКС, за время работы на орбите с ТНС-0 №2 было проведено 3 577 сеансов связи общей длительностью более 136 часов.

«Виртуальный ЦУП» — загруженная в облако программа, созданная для обеспечения проведения эксперимента — может быть доступен множеству потребителей для совместного использования аппарата. Для планирования научных и технологических экспериментов и получения их результатов пользователю достаточно иметь выход в интернет. За почти год работы ТНС-0 №2 собрал большой объем данных о работе облачной системы управления, которые будут использоваться для расчета сценариев использования такого подхода на новых аппаратах, указали в холдинге.

Одним из важнейших экспериментов, проведенных на борту ТНС-0 №2, стало испытание созданной в РКС автономной системы навигации. Ее данные позволили с высокой точностью наводить УКВ-антенны ЦУПа для установления связи с аппаратом. В ходе эксперимента было доказано, что точность прибора обеспечивает независимость контроля орбиты ТНС-0 №2 от иностранных наземных систем типа NORAD, которую чаще всего используют создатели спутников нанокласса.

Согласно оценке экспертов-баллистиков, текущее состояние атмосферы позволяет продлить прогноз срока существования наноспутника ТНС-0 №2 до 2021 года. После этого он сгорит в плотных слоях атмосферы. Все это время планируется проводить дополнительные эксперименты с целью определения экстремальных сроков работы различных приборов аппарата в условиях космоса. Полученные данные позволят при минимальных издержках существенно повысить сроки активного существования аппаратов, построенных на основе российской наноспутниковой платформы, подчеркнули в РКС.

В ходе дальнейшей работы планируется провести коррекцию программного обеспечения, обеспечивающую увеличение интервала автономного полета аппарата до 30 суток. Важным этапом станет исследование поведения ТНС-0 №2 в момент входа в плотные слои атмосферы.

Между тем, специалисты РКС уже готовятся к запуску ТНС-0 №3 — очередного аппарата на базе унифицированной наноспутниковой платформы, который пока используется для наземной отработки проводимых на орбите экспериментов.

Летные испытания

Холдинг «Российские космические системы» (РКС, входит в Госкорпорацию «Роскосмос») в январе 2018 года объявил о проведении летных испытаний модульной унифицированной наноспутниковой платформы ТНС-0 №2, запущенной в космос в августе 2017 года.

По информации РКС, за четыре месяца работы на орбите все экспериментальные приборы на борту космического аппарата ТНС-0 №2 и наземная однопунктовая система управления (прообраз «облачного» центра управления полетом) показали высокую эффективность и будут использованы при создании линейки перспективных отечественных малоразмерных космических аппаратов.

Российский наноспутник ТНС-0 №2 успешно испытан на орбите Земли

Как отметил главный конструктор ТНС-0 №2 Олег Панцырный, «все требования технического задания, предъявляемые к нашей спутниковой платформе, подтверждены. Де-факто мы перешли от стадии летных испытаний к стадии штатной эксплуатации, в процессе которой проводится ряд экспериментов, необходимых для создания космических систем на базе наноспутников.

В основе конструкции ТНС-0 №2 лежит разработанная в РКС интегрированная бортовая информационная система (ИБИС) на базе специализированного бортового вычислительного модуля (БВМ). ИБИС ТНС-0 №2 обеспечивает гибкое планирование работ, поддержание температурного и энергетического баланса, а при необходимости — и автоматизированное восстановление функционирования при выходе из нештатного состояния. Архитектура ИБИС позволяет проводить коррекцию программного обеспечения БВМ непосредственно на орбите в процессе штатной эксплуатации космического аппарата, что доступно далеко не всем системам даже больших космических аппаратов, подчеркнули в РКС.

По словам научного руководителя программы ТНС-0, профессора Арнольда Селиванова, в ходе эксплуатации ТНС-0 №2 был испытан ряд датчиков, необходимых для создания малоразмерных космических аппаратов. Это, прежде всего, датчики ориентации аппарата на солнце, включая «экзотический» датчик, чувствительный в ультрафиолетовом диапазоне, выполненный на кристалле алмаза. В то же время, установлен малогабаритный датчик, чувствительный к направлению и величине магнитного поля Земли — магнитометр, а также разработанный в РКС бортовой модуль системы навигации, позволяющий определять место положения аппарата по данным спутниковых систем ГЛОНАСС и GPS.

На первоначальном этапе летных испытаний в качестве исходных данных о положении ТНС-0 №2 на орбите, необходимых для планирования его работы, использовалась информация, предоставляемая зарубежной системой NORAD. Параллельно велись испытания бортовой системы спутниковой навигации. Ее работоспособность была подтверждена и она оказалась точнее, поэтому наиболее ответственные операции, например, наведение антенной системы наземного УКВ комплекса, проводятся именно по данным автономной системы навигации.

В ходе работы с ТНС-0 №2 накоплен большой объем экспериментальных данных о взаимодействии космического аппарата и спутниковой системы GlobalStar

Помимо испытания приборов, эксплуатация ТНС-0 №2 позволила провести ряд научных экспериментов. Так, телеметрическая информация, получаемая от системы оптических датчиков и магнитометра, позволила создать и апробировать специалистам Института прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН (ИПМ им. М.В. Келдыша) модель движения наноспутника на орбите.

Важной частью работы с ТНС-0 №2 стала отработка технологии «однопунктового» управления космическим аппаратом. Все ресурсы наземного комплекса управления ТНС-0 №2 доступны пользователю в удаленном режиме через сеть интернет, к которой спутник подключается при помощи космической системы связи GlobalStar.

Мы продолжаем работать над созданием «виртуального» центра управления полетами (ЦУП), который может быть выделен конечному пользователю космической системы. Если, например, использовать аппарат в образовательных целях, как мы делали это совместно с РУДН, то вуз будет иметь доступ к такому ЦУП. Заходя на соответствующий сайт, группа студентов получает выделенный ресурс времени использования спутника, выделенный набор команд управления и результаты их исполнения в виде полученной телеметрической информации, — добавил Олег Панцырный.

В ходе работы с ТНС-0 №2 специалисты РКС также накопили большой объем экспериментальных данных о взаимодействии космического аппарата и спутниковой системы GlobalStar, обеспечивающий прогнозирование установления канала обмена данными. Полученные результаты позволяют уверенно использовать такой канал для обеспечения обмена информацией между наноспутником и наземным комплексом управления. В перспективе это поможет при создании резервных систем управления космическими аппаратами при помощи систем спутниковой связи.

По итогам летных испытаний конструктивные особенности ТНС-0 №2 приняты РКК «Энергия» в качестве типовых для объектов, запускаемых ручным способом с борта МКС.

РКС и «РКК «Энергия» также рассматривают возможность запуска второго образца ТНС-0 №2, который пока используется для наземной отработки полетных заданий. РКС уже приступил к согласованию дополнения технического задания для запуска этого аппарата и рассматривает предложения по установке полезных нагрузок сторонних пользователей.

2017: Запуск с МКС

17 августа 2017 года российские члены экипажа Международной космической станции (МКС) Федор Юрчихин и Сергей Рязанский во время выхода в открытый космос запустили новый российский профессиональный спутник нанокласса ТНС-0 №2. Об этом сообщили в «Российских космических системах» (РКС).

Запуск ТНС-0 №2

Доставка на МКС

Универсальная наноспутниковая платформа, созданная в РКС по заказу РКК «Энергия», была доставлена на борт МКС транспортным кораблем «Прогресс» в июне 2017 года. Отличие ТНС-0 №2 от так называемых студенческих наноспутников состоит в том, что при его создании и тестировании были выполнены все требования, предъявляемые к «большим» космическим аппаратам. Это же относится к установленным на борту аппарата приборам, пояснили в РКС.

Срок работы на орбите

Как ожидается, спутник проработает на орбите от 3 до 5 месяцев. За это время он соберет и передаст на Землю огромный объем информации. При этом стоимость этой информации будет в разы ниже, чем если бы ее получили при помощи традиционных, крупных космических аппаратов.

Момент запуска ТНС-0 №2

Малые космические аппараты — очень перспективное направление. По нашим оценкам, уже через несколько лет даже нано (массой менее 10 килограмм) и фемто (менее 100 грамм) космические аппараты смогут решать серьезные задачи. ТНС-0 №2 позволит заложить научные и технологические основы для создания группировок на основе наноспутников и малых аппаратов для исследований дальнего космоса, — убежден генеральный директор «РКК «Энергия» Владимир Солнцев.

Сегодня мы начали важный эксперимент, успех которого будет означать, что в России появилась новая профессиональная наноспутниковая платформа, применение которой уже в ближайшие годы позволит нам снизить финансовые и временные траты на отработку в космосе новых технологий и проведение научных исследований, — заявил генеральный директор РКС Андрей Тюлин. — Следующим этапом станет создание и выведение на рынок малых космических аппаратов связи и дистанционного зондирования, а также целевого оборудования для них. Объем рынка малых космических аппаратов в мировом масштабе уже составляет более $2 млрд и, по оценке наших экспертов, вырастет в 4 раза уже в первой половине следующего десятилетия.

Задачи наноспутника

Важной задачей ТНС-0 №2 станет сбор телеметрической информации для ученых из Института прикладной математики им. Келдыша, которые работают над созданием программного обеспечения для активной системы ориентации космического аппарата. Собранные спутником данные будут использоваться для тестирования построенной специалистами института компьютерной модели.

Интерес к перспективному российскому аппарату уже проявили НИИ ядерной физики МГУ, Институт космических исследований РАН, Государственный астрономический институт им. П.К. Штернберга МГУ и Институт медико-биологических проблем РАН.

РКК «Энергия» совместно с Институтом медико-биологических проблем рассматривает возможность исследования при помощи созданной в РКС наноспутниковой платформы влияния на биологические образцы факторов космического пространства. На МКС такие эксперименты проводятся уже давно, но для определенных исследований необходимо, чтобы образцы были в открытом космосе, а не на борту станции. Кроме того, РКС и РКК «Энергия» совместно готовят эксперимент по отработке автономной системы терморегуляции для аппаратов нанокласса на основе микромеханических актюаторов.

Одним из направлений работ в рамках эксплуатации ТНС-0 №2 является развитие прикладных университетских исследований. Студенты Российского университета дружбы народов (РУДН), а также более 60 специалистов ракетно-космической отрасли, обучающиеся в университете по согласованным программам, получат доступ к информации с аппарата. Это позволит начинающим разработчикам набрать необходимый опыт для дальнейшего развития компетенций в области создания малых космических аппаратов и сопутствующих систем.