Русская Википедия:Цубамэ (спутник)

«Цубамэ», «Tsubame», つばめ, SLATS (Шаблон:Lang-en) — японский спутник, демонстратор технологий работы на сверхнизких орбитах. Задачи спутника — исследовать факторы воздействия атомарного кислорода на материалы, используемые в спутникостроении, и продемонстрировать преимущества сверхнизких орбит для съёмок поверхности земли. Для решения этих задач на борту спутника размещён комплекс приборов: система мониторинга атомарного кислорода AOFSШаблон:Переход, монитор деградации материалов MDMШаблон:Переход и камера OPSШаблон:Переход. Одной из важных особенностей космического аппарата является использование ионного ракетного двигателя в необычном режиме работыШаблон:Переход. Руководитель проекта — Шаблон:Нихонго Шаблон:Sfn.

Запуск на орбиту и функционирование

Шаблон:Внешние медиафайлы

Запуск спутника был произведён 23 декабря 2017 года ракетой-носителем H-IIA (тип 202, №F37). «Цубамэ» был второй полезной нагрузкой, а основной полезной нагрузкой являлся японский метеорологический спутник «Сикисай». Старт произошёл в 10:26:22 по Токийскому времени (JST) (01:26:22 UTС) с первой стартовой установки пускового комплекса Ёсинобу. Запуск ракеты-носителя прошёл успешно и через 16 минут 13 секунд после старта на высоте 792 км произошло отделение «Сикисай» от адаптера второй ступениШаблон:Sfn. Особенностью запуска было то, что на орбиту выводилось два спутника, которые должны работать на разновысоких орбитах. Причём первый, «Сикисай», должен работать на значительно более высокой орбите, чем второй, «Цубамэ». На 57:39 произошло второе включение второй ступени, отработавшей 10 секунд. Через 2:01 минуты был сброшен стыковочный адаптер «Цубамэ». На 106-й минуте полёта произошло третье включение двигателя (в режиме малой тяги), которое длилось 71 секунду — это включение снизило апогей орбиты до 629 км. Через 1:47:59 с момента старта произошло отделение космического аппарата «Цубамэ» — с этого момента спутник перешёл в самостоятельный полёт. В 12:54 JST станция слежения, расположенная в чилийской столице Сантьяго, подтвердила, что «Цубамэ» раскрыл солнечные батареи и штатно ориентирован в пространствеШаблон:Sfn. 24 декабря JAXA выпустило пресс-релиз, в котором объявляло об успешном прохождении критических процедур: развёртывание солнечных батарей, запуск бортового оборудования, передача телеметрии^[1].

7 января 2018 года «Цубамэ» начал переход с орбиты 457×629 км на более низкую. К 18 января аппарат опустился на орбиту 458×595 км. Снижение будет продолжаться до достижения рабочей круговой орбиты 268×268 км, на которой спутник проведёт месяц, затем по неделе на орбитах высотой 250, 240, 230 км, затем ещё месяц на орбите высотой 220 км. После чего начнётся финальная стадия эксперимента на орбите высотой 180 км. Предполагается, что на этой высоте тяги ионного двигателя не будет хватать для компенсации торможения, поэтому будет использоваться ещё и RCS с гидразиновым двигателемШаблон:Sfn. На 22 июня 2019 года спутник находился на орбите с перигеем 241 км и апогеем 245 км^[2]. Спутник сошёл с орбиты 1 октября 2019 года, последние опубликованные TLE имеют время 12:31:26 UTC.

История создания

С 2006 года JAXA проводит исследования, цель которых использовать орбиты ниже 300 км для наблюдения поверхности ЗемлиШаблон:Sfn. Японское агентство называет такие орбиты Шаблон:Нихонго. Такие орбиты редко используются искусственными спутниками Земли из-за короткого срока работы на них. JAXA исследует технологии для работы на таких орбитах и в рамках этих исследований был разработан аппарат SLATSШаблон:Sfn. Основным мотивом этих исследований является повышение эффективности спутников дистанционного зондирования Земли. Например, оптическая система спутника, работающего на наиболее популярной высоте 800—600 км, имеет разрешение в видимом диапазоне 2,5 м. Если орбиту такого спутника снизить до 200 км, данная оптическая система позволит выдавать изображение с разрешением 0,6 мШаблон:Sfn.

В ходе исследований были обозначены две ключевые проблемы, возникающие при эксплуатации спутников на сверхнизкой орбите. Первая проблема — сопротивление атмосферы. Несмотря на то, что на высотах 150—300 км атмосфера очень разрежена, её сопротивление вполне достаточно для значительного снижения срока жизни на орбите. Для преодоления сопротивления атмосферы разработчики предложили использовать электрический ракетный двигатель (ЭРД). Тяга ЭРД значительно уступает химическим ракетным двигателям, но в условиях разрежённой атмосферы тяги ЭРД достаточно для поддержания орбиты. При этом, значительным преимуществом становится большой удельный импульс, позволяющий обеспечить длительную работу на орбите. Второй проблемой является воздействие атомарного кислорода на космический аппарат. Атомарный кислород образуется при разрушении молекулы кислорода O₂ под действием космического излучения. Атомарный кислород химически более активен и элементы спутника подвержены значительному воздействию, приводящему к изменению свойств материаловШаблон:Sfn.

Изначально «Цубамэ» планировали запустить в космос в 2013 или 2014 году в качестве попутной нагрузки при запуске спутника ALOS-2 Шаблон:Sfn.

11 и 20 апреля 2017 года проводилась испытания на переносимость космическим аппаратом ударных нагрузок при отделении от адаптера спутника «Сикисай» и самого «Цубамэ». С 25 апреля по 12 мая проводилась серия испытаний на вибростенде. Эти испытания должны были подтвердить готовность аппарата, закреплённого на адаптере, переносить вибрационные нагрузки, возникающие при запуске на ракете-носителе. 2 июня было объявлено, что испытания прошли успешно^[3].

Стоимость разработки и производства спутника составила около 3,4 млрд иен^[4].

Графические символы программы и имя спутника

Шаблон:Внешние медиафайлы 9 августа 2016 года было объявлено о выборе официальных символов программы SLATS. Логотип программы символизирует сверхнизкие орбиты, по которым, словно самолёт, летит спутник, раскрыв солнечные батареи подобно крыльям птицы. На официальном патче миссии изображён спутник, пересекающий большое земное небо. Общее изображение обрамлено серебряным кольцом, на котором написано полное название миссии «Super Low Altitude Test Satellite». Серебряный цвет кольца выбран в качестве символа атомарного кислорода, в среде которого предстоит выполнять основную программу. Красная линия, присутствующая в патче, символизирует ионный двигатель, который поддерживает спутник на заданной орбите. Надпись SLATS, присутствующая в обоих графических символах, выполнена в виде градиента от голубого (приземные слои атмосферы) к тёмно-синему (верхние слои атмосферы)^[5].

Изначально спутник назывался SLATS — аббревиатура от англоязычного названия исследовательской программы Super Low Altitude Test Satellite. 25 апреля 2017 года было объявлено о начале приёма предложений на персональное название космического аппарата. При предложении имени следовало выполнить довольно простые условия: использование хираганы или катаканы, лёгкое произношение, не совпадение с названием других спутников, не содержать ругательств, авторы не претендуют на авторское право. Победитель получал приглашение на запуск спутника^[6]. 14 июня 2017 года JAXA объявило результат открытого конкурса на выбор имени спутника SLATS. В конкурсе приняло участие 6222 человека. Победило название Шаблон:Нихонго^[7].

Устройство и научное оборудование

Спутник представляет собой параллелепипед 2,52×1,2×0,89 м (длина, ширина, высота), а после раскрытия двух, расположенных вдоль длинных сторон, солнечных батарей его ширина увеличилась до 5,2 мШаблон:Sfn. На задней панели смонтирован электрический ракетный двигатель. Также на космическом аппарате установлены четыре микро-ЖРД. Несмотря на то, что сам спутник «Цубамэ» является научным демонстратором, на его борту размещено три научных инструмента: система мониторинга атомарного кислорода AOFS, монитор деградации материалов MDM и камера OPSШаблон:Sfn.

Двигательная установка

Для изменения орбиты, маневрирования на орбите и увеличения срока функционирования на сверхнизкой орбите спутник оборудован двумя системами двигательных установок: электрической и жидкостнойШаблон:Sfn.

ЖРД

На спутнике установлены четыре микро-ЖРД. Каждый из них имеет реактивную тягу 1 Н и удельный импульс 200 c. Для работы ЖРД на борту хранится 34 кг гидразина Шаблон:Sfn. Компоновочно жидкостная двигательная система «Цубамэ» является урезанной версией системы, используемой JAXA для двухтонных платформ. Ключевым отличием является наличие только одного бака с топливом. Задача ЖРД: управление ориентацией спутника и проведение энергичных манёвров в случае недостатка возможностей ионного двигателяШаблон:Sfn.

Ионный двигатель IES

Для поддержания орбиты «Цубамэ» был выбран один из видов электрических ракетных двигателей — ионный двигатель Кауфмана^[8] IES (Шаблон:Lang-en). Тяга двигателя 10-28 мН, импульс 2000 с. Электрическая мощность двигателя 370 Вт при тяге 10 мН. В качестве рабочего тела используется 10 кг ксенона. Масса всех блоков составляет 43 кг. При разработке ЭРД за основу был взят двигатель, успешно работавший на стационарном спутнике «Кику-8» (ETS-VIII)Шаблон:Sfn.

Схематически IES состоит изШаблон:Sfn:

управляющего блока PMU (Шаблон:Lang-en), подающего рабочее тело (ксенон) в двигатель;
блока контроля мощности PPCU (Шаблон:Lang-en), управляющего электрической мощностью в соответствии с программой полёта; в состав блока входит контроллер ионного двигателя.

Блок PMU был взят от двигателя «Кику-8» практически без изменений. Ксенон, используемый в качестве рабочего тела, хранится в трёх баках под давлением 7 МПа. Шаблон:Sfn.

Блок PPCU был разработан компанией MELCO при участии JAXA. Блок состоит из семи блоков питания двигателя, дополнительного электро-преобразователя и электрических и информационных интерфейсов. Кроме этого он включает генератор ионов, аналогичный используемому в «Кику-8», который имеет заявленный срок службы Шаблон:Число часов при тяге 20 мН. Важным отличием от двигателя «Кику-8» является отличие входных характеристик электропитания. Бортовой источник электропитания «Цубамэ» подаёт на блок PPCU от 24 до 32 вольт, в то время как двигатель Кику-8 получал 100 вольт. PPCU преобразует и выдаёт бортовым системам электропитание в диапазоне напряжения от 15 В до Шаблон:Число В, силы тока от 0,01 А до 5,5 А, мощности от 1,5 Вт до 660 ВтШаблон:Sfn.

Другим важным отличием является принципиальное изменение режима работы двигателя: для компенсации сопротивления атмосферы на сверхнизкой орбите ионный двигатель должен регулярно включаться на короткий промежуток времени, что является нехарактерным для данного типа двигателей. Команда на включение и выключение двигателя формируется PPCU автономно, без участия наземного центра управления полётом. Для выбора параметров работы двигателя блок управления руководствуется данными GPS. Такая схема управления объясняется малой длительностью контакта с наземной станцией управления из-за большой угловой скорости спутника на сверхнизкой орбитеШаблон:Sfn.

NSTT

NEC Toshiba Space Systems совместно с JAXA разработали систему NSTT (Шаблон:Lang-en). Система предназначена для высокоточного определения положения космического аппарата на орбите относительно осей ориентации. Система должна обеспечивать параметры ориентации со случайной ошибкой (Шаблон:Lang-en) < 4 arcsec (3σ) и ошибкой смещения (Шаблон:Lang-en) < 6 и 4 arcsec (3σ). Эта система позволяет отслеживать положение аппарата относительно звёзд при угловой скорости движения 2º в секунду с точностью 99 %Шаблон:Sfn.

Масса устройства, смонтированного на «Цубамэ», 6,2 кг, потребляемая мощность 20 Вт. Оптическая система NSTT обеспечивает поле зрения 16°×16°. Детектор формирует четыре кадра в секунду, на которых идентифицируются звёзды, используемые для навигацииШаблон:Sfn.

Система мониторинга атомарного кислорода AOFS

На поверхности «Цубамэ» установлено восемь датчиков мониторинга воздействия атомарного кислорода AOFS (Шаблон:Lang-en) на элементы спутника. Диаметр каждого датчика 12,2 мм, глубина 15 мм, суммарный вес датчиков и управляющего блока — 3,4 кг, потребляемая энергия 44,8 Вт^[9]. Датчик представляет собой кварцевый генератор, на который нанесена полиамидная плёнка. Под воздействием атомарного кислорода полиамид окисляется и испаряется, при этом масса плёнки уменьшается. Это снижение массы плёнки будет приводить к изменению частоты кварцевого генератора, что позволяет оценивать количество атомарного кислорода на орбитеШаблон:Sfn.

Монитор деградации материалов MDM

Монитор деградации материалов MDM (Шаблон:Lang-en^[10]) выполнен компанией Shin Nihon Electronics^[11]. Монитор представляет собой рабочую поверхность, на которой закреплены 13 образцов различных материалов. Под действием атомарного кислорода и факторов космической среды образцы изменяют свои физические характеристики. Камера с высоким разрешением транслирует визуальное состояние образцов. Вес MDM 2,8 кг, потребляемая энергия — 35 Вт^[9].

На рабочей поверхности закреплены образцы трёх видов материаловШаблон:Sfn:

пять разновидностей многослойной термоизоляции: алюминизированная полиамидная плёнка, алюминизированная полисилоксановая плёнка, анодированный алюминий и бета-ткань;
три вида терморегулирующего покрытия для солнечных батарей;
три вида электроизоляции для проводов.

Кроме этого, анализу подвергается материал корпуса монитора^[12].

Для наблюдения за изменениями образцов применяется камера с 3,8 Мпикс ПЗС-матрицей, которая проводит съёмки с заданной периодичностьюШаблон:Sfn.

Камера OPS

Шаблон:Внешние медиафайлы Камера OPS произведена компанией Mitsui Electric^[11].

При наблюдении поверхности Земли с орбит высотой 800—600 км необходимы достаточно крупные оптические системы для получения качественного изображения. При значительном снижении орбиты оптические системы можно делать менее габаритными не снижая качества изображения. По расчётам создателей «Цубамэ», объектив с фокусным расстоянием 30 см, работающий на высоте 250 км, будет делать такие же снимки, как объектив, работающий на высоте 600 км и имеющий фокусное расстояние 70 см. Камера OPS призвана подтвердить эти расчёты на практике^[13].

Примечания

Шаблон:Примечания

Литература

Ссылки

Шаблон:Космические запуски в 2017 Шаблон:Добротная статья

↑ Ошибка цитирования Неверный тег <ref>; для сносок jaxa20171227 не указан текст
↑ по данным сайта https://heavens-above.com/orbit.aspx?satid=43066&lat=55.7558&lng=37.6173&loc=Moscow&alt=152&tz=RFTm3
↑ Ошибка цитирования Неверный тег <ref>; для сносок satnavi170602 не указан текст
↑ Ошибка цитирования Неверный тег <ref>; для сносок Mynavi не указан текст
↑ Ошибка цитирования Неверный тег <ref>; для сносок Logo не указан текст
↑ Ошибка цитирования Неверный тег <ref>; для сносок fanfun0426 не указан текст
↑ Ошибка цитирования Неверный тег <ref>; для сносок name не указан текст
↑ Ошибка цитирования Неверный тег <ref>; для сносок z1 не указан текст
↑ ^9,0 ^9,1 Ошибка цитирования Неверный тег <ref>; для сносок 2s не указан текст
↑ Ошибка цитирования Неверный тег <ref>; для сносок jp не указан текст
↑ ^11,0 ^11,1 Ошибка цитирования Неверный тег <ref>; для сносок Comp не указан текст
↑ Ошибка цитирования Неверный тег <ref>; для сносок 2S не указан текст
↑ Ошибка цитирования Неверный тег <ref>; для сносок SLATS2013 не указан текст

[jaxa20171227-1] Ошибка цитирования Неверный тег <ref>; для сносок jaxa20171227 не указан текст

[2] по данным сайта https://heavens-above.com/orbit.aspx?satid=43066&lat=55.7558&lng=37.6173&loc=Moscow&alt=152&tz=RFTm3

[satnavi170602-3] Ошибка цитирования Неверный тег <ref>; для сносок satnavi170602 не указан текст

[Mynavi-4] Ошибка цитирования Неверный тег <ref>; для сносок Mynavi не указан текст

[Logo-5] Ошибка цитирования Неверный тег <ref>; для сносок Logo не указан текст

[fanfun0426-6] Ошибка цитирования Неверный тег <ref>; для сносок fanfun0426 не указан текст

[name-7] Ошибка цитирования Неверный тег <ref>; для сносок name не указан текст

[z1-8] Ошибка цитирования Неверный тег <ref>; для сносок z1 не указан текст

[2s-9] 9,0 ^9,1 Ошибка цитирования Неверный тег <ref>; для сносок 2s не указан текст

[jp-10] Ошибка цитирования Неверный тег <ref>; для сносок jp не указан текст

[Comp-11] 11,0 ^11,1 Ошибка цитирования Неверный тег <ref>; для сносок Comp не указан текст

[2S-12] Ошибка цитирования Неверный тег <ref>; для сносок 2S не указан текст

[SLATS2013-13] Ошибка цитирования Неверный тег <ref>; для сносок SLATS2013 не указан текст

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

Партнерские ресурсы
Криптовалюты	Обмен криптовалют - www.bestchange.ru Криптовалютная биржа CoinEx Криптовалютная биржа Binance HIVE OS - операционная система для майнинга e4pool - Мультивалютный пул для майнинга.
Магазины	AliExpress — глобальная виртуальная (в Интернете) торговая площадка, предоставляющая возможность покупать товары производителей из КНР; computeruniverse.net - Интернет-магазин компьютеров(Промо код 5 Евро на первую покупку:FWWC3ZKQ);
Хостинг	DigitalOcean - американский провайдер облачных инфраструктур, с главным офисом в Нью-Йорке и с центрами обработки данных по всему миру;
Разное	Викиум - Онлайн-тренажер для мозга Like Центр - Центр поддержки и развития предпринимательства. Gamersbay - лучший магазин по бустингу для World of Warcraft. Ноотропы OmniMind N°1 - Усиливает мозговую активность. Повышает мотивацию. Улучшает память. Санкт-Петербургская школа телевидения - это федеральная сеть образовательных центров, которая имеет филиалы в 37 городах России. Lingualeo.com — интерактивный онлайн-сервис для изучения и практики английского языка в увлекательной игровой форме. Junyschool (Джунискул) – международная школа программирования и дизайна для детей и подростков от 5 до 17 лет, где ученики осваивают компьютерную грамотность, развивают алгоритмическое и креативное мышление, изучают основы программирования и компьютерной графики, создают собственные проекты: игры, сайты, программы, приложения, анимации, 3D-модели, монтируют видео. Умназия - Интерактивные онлайн-курсы и тренажеры для развития мышления детей 6-13 лет SkillBox - это один из лидеров российского рынка онлайн-образования. Среди партнеров Skillbox ведущий разработчик сервисного дизайна AIC, медиа-компания Yoola, первое и самое крупное русскоязычное аналитическое агентство Tagline, онлайн-школа дизайна и иллюстрации Bang! Bang! Education, оператор PR-рынка PACO, студия рисования Draw&Go, агентство performance-маркетинга Ingate, scrum-студия Sibirix, имидж-лаборатория Персона. «Нетология» — это университет по подготовке и дополнительному обучению специалистов в области интернет-маркетинга, управления проектами и продуктами, дизайна, Data Science и разработки. В рамках Нетологии студенты получают ценные теоретические знания от лучших экспертов Рунета, выполняют практические задания на отработку полученных навыков, общаются с экспертами и единомышленниками. Познакомиться со всеми продуктами подробнее можно на сайте https://netology.ru, линейка курсов и профессий постоянно обновляется. StudyBay Brazil – это онлайн биржа для португалоговорящих студентов и авторов! Студент получает уникальную работу любого уровня сложности и больше свободного времени, в то время как у автора появляется дополнительный заработок и бесценный опыт. Автор24 — самая большая в России площадка по написанию учебных работ: контрольные и курсовые работы, дипломы, рефераты, решение задач, отчеты по практике, а так же любой другой вид работы. Сервис сотрудничает с более 70 000 авторов. Более 1 000 000 работ уже выполнено. StudyBay – это онлайн биржа для англоязычных студентов и авторов! Студент получает уникальную работу любого уровня сложности и больше свободного времени, в то время как у автора появляется дополнительный заработок и бесценный опыт.