ФАСТРАК

Эту статью необходимо обновить . Пожалуйста , помогите обновить эту статью, чтобы отразить недавние события или новую доступную информацию. ( Апрель 2016 )

Для проверки этой статьи нужны дополнительные цитаты . Помогите улучшить эту статью , добавив ссылки на надежные источники . Неподтвержденные материалы могут быть оспорены и удалены. Найти источники:  "FASTRAC" – новости  · газеты  · книги  · ученый  · JSTOR ( ноябрь 2010 г. ) ( Узнайте, как и когда удалять это сообщение )

ФАСТРАК

Имена	FASTRAC 1 («Сара-Лили») FASTRAC 2 («Эмма»)
Тип миссии	Демонстрация технологий Любительское радио
Оператор	Техасский университет в Остине
ИДЕНТИФИКАТОР КОСПАР	2010-062F и 2010-062M
Номер SATCAT	37227 и 37380
Свойства космического корабля
Производитель	Техасский университет в Остине
Стартовая масса	Всего: 58 кг (127 фунтов) [1]
Начало миссии
Дата запуска	20 ноября 2010, 01:21 UTC [2] ( 2010-11-20UTC01:21 )
Ракета	Минотавр IV Полет 3
Стартовая площадка	Стартовый комплекс «Кадьяк»
Подрядчик	Орбитальные науки
Конец миссии
Утилизация	Списан [3]
Параметры орбиты
Система отсчета	Геоцентрический
Режим	Низкая Земля
Высота перигея	641 км
Апогей высоты	652 км
Наклон	72°

Космический аппарат Formation Autonomy Spacecraft with Thrust, Relnav, Attitude and Crosslink (или FASTRAC ) — это пара наноспутников (соответственно названных Sara-Lily и Emma ), разработанных и построенных студентами Техасского университета в Остине . Проект является частью программы, спонсируемой Исследовательской лабораторией ВВС (AFRL), целью которой является руководство разработкой доступных космических технологий. Миссия FASTRAC будет специально исследовать технологии, которые облегчают работу нескольких спутников в строю. Эти вспомогательные технологии включают относительную навигацию, перекрестную связь, определение ориентации и тягу. Из-за высокой стоимости подъема массы на орбиту существует сильная инициатива по миниатюризации общего веса космического корабля. Использование строев спутников вместо больших одиночных спутников снижает риск отказа в одной точке и позволяет использовать недорогое оборудование.

В январе 2005 года Техасский университет выиграл университетскую программу Nanosat-3 , конкурс на основе грантов, в котором участвовали 12 других университетов. ^[4] Как победитель, FASTRAC получил возможность запустить свои спутники в космос. Команда под руководством студентов получила 100 000 долларов от AFRL на конкурсную часть проекта и еще 100 000 долларов на фазу реализации. FASTRAC — первая разработанная студентами спутниковая миссия, включающая относительную навигацию на орбите в реальном времени, определение ориентации на орбите в реальном времени с использованием одной антенны GPS и микроразрядный плазменный двигатель.

FASTRAC был запущен 19 ноября 2010 года на борту ракеты Minotaur IV с пускового комплекса Kodiak в Кадьяке, Аляска . ^[5] Разделение спутников друг от друга и установление перекрестной связи были успешно выполнены. ^[6]

FASTRAC был разработан в рамках Университетской программы наноспутников Исследовательской лаборатории ВВС США и занял 32-е место в списке приоритетных экспериментов с космическими аппаратами Совета по рассмотрению космических экспериментов в 2006 году. Ожидалось, что космический аппарат продемонстрирует относительную навигацию Глобальной системы позиционирования и производительность микрозарядного двигателя.

Основная последовательность миссии состоит из шести отдельных фаз: запуск, отделение ракеты-носителя, начальное получение данных, бортовая относительная навигация GPS, определение положения бортовой одноантенной GPS и работа микроразрядного плазменного двигателя, а также работа любительской радиосвязи. На первом этапе два наноспутника будут запущены в рамках миссии Министерства обороны по программе космических испытаний STP-S26 с пускового комплекса Кодиак (KLC) в Кодьяке, Аляска. Они будут доставлены на круговую низкую околоземную орбиту с наклоном 72 градуса и высотой 650 км с помощью ракеты Minotaur IV. Первоначально два наноспутника будут находиться в сложенной конфигурации. Как только ракета достигнет желаемой орбиты, спутники будут включены ракетой-носителем, прежде чем окончательно отделиться от нее.

Третья фаза начнется после того, как два наноспутника будут выброшены из ракеты. В течение этой фазы будет 30-минутный период, в течение которого спутники пройдут процесс проверки и инициализации. После этого периода спутники начнут передавать сообщения маяка, содержащие телеметрическую информацию, которая поможет определить состояние каждого спутника. В течение этой фазы наземная станция попытается установить первый контакт со спутниками и выполнить процедуру проверки, чтобы убедиться, что все подсистемы на борту работают правильно. Ожидается, что эта процедура проверки займет несколько часов или даже несколько дней в зависимости от продолжительности сеансов связи с наземной станцией. Как только операторы будут удовлетворены состоянием спутников, спутникам будет дана команда с земли отделиться, что завершит третью фазу миссии.

Когда спутники успешно разделятся, начнется основная миссия, сигнализирующая о начале четвертой фазы. Во-первых, спутники автономно установят перекрестную связь, или, другими словами, они будут общаться друг с другом через диапазоны UHF / VHF . Затем спутники будут обмениваться данными GPS через эту перекрестную связь, чтобы вычислять на орбите решения относительной навигации в реальном времени. ^[7]

Пятая фаза активирует микроразрядный плазменный двигатель по команде с земли, который будет работать автономно, когда вектор тяги находится в пределах 15-градусного конуса вектора антискорости. Работа двигателя будет зависеть от решения определения ориентации GPS в реальном времени на орбите с одной антенной. После завершения этой фазы команда с наземной станции отключит двигатель на FASTRAC 1.

Заключительная фаза миссии начнется после того, как архитектура связи спутников будет перенастроена с земли для работы с сетью Автоматической системы пакетной передачи данных (APRS). Это сделает спутники доступными для пользователей любительского радио по всему миру. Как только наземная станция потеряет всю связь со спутниками, миссия будет завершена, и спутники пассивно сойдут с орбиты, сгорев в атмосфере. Команда FASTRAC подсчитала, что для успешного достижения целей миссии потребуется шесть месяцев.

Структура спутников FASTRAC представляет собой гексагональную конструкцию изо-сетки, состоящую из двух титановых адаптерных пластин, боковых панелей из алюминия 6061 T-6, шести полых внешних колонн со вставками и шести внутренних колонн. Масса двух наноспутников составляет приблизительно 127 фунтов со всеми включенными компонентами.

Архитектура связи основана на системе, запущенной на PCSat2 . Реализация FASTRAC состоит из двух приемников, одного передатчика, контроллера терминального узла (TNC), платы реле передатчика и платы реле приемника. На FASTRAC 1 "Sara Lily" используются два приемника R-100 VHF и один передатчик TA-451 UHF от Hamtronics. На FASTRAC 2 "Emma" используются два приемника R-451 UHF и один передатчик TA-51 VHF от Hamtronics. Используемый TNC - KPC-9612+ от Kantronics. Платы реле передатчика и приемника были разработаны и изготовлены на месте.

Система управления и обработки данных (C&DH) состоит из четырех распределенных AVR , разработанных Университетом Санта-Клары . Каждый AVR имеет микроконтроллер Atmega 128 и управляет индивидуальной подсистемой на спутнике (например: COM, EPS, GPS и THR или IMU). AVR взаимодействуют друг с другом через шину I2C .

Система определения положения и ориентации GPS была разработана и создана студентами-исследователями исследовательской лаборатории GPS Техасского университета. Система использует измерения кода GPS, а также отношение сигнал/шум антенны (SNR) и измерения 3-осевого магнитометра для предоставления оценок положения, скорости и ориентации. Каждый спутник будет иметь резервные приемники GPS ORION, двойные перекрестно соединенные антенны с коммутацией и разделением радиочастот.

Система питания каждого спутника состоит из восьми солнечных панелей , блока VREG и аккумуляторного блока. Аккумуляторный блок изготовлен из черного анодированного алюминия и вмещает 10 ячеек Sanyo N4000-DRL D-cell, предоставленных команде AFRL. И солнечные панели, и плата VREG были разработаны и изготовлены собственными силами. На каждом спутнике плата VREG распределяет питание от трех регуляторов напряжения VICOR VI-J00, а также заряжает батареи энергией, собранной с солнечных панелей.

Для спутников FASTRAC имеются две системы разделения, обе разработанные и изготовленные Planetary Systems Corporation (PSC), которые будут использоваться для разделения спутников в их сложенной конфигурации от ракеты-носителя, а затем для разделения двух спутников, пока они находятся на орбите. Система разделения PSC Lightband состоит из двух подпружиненных колец и моторизованного механизма разъединения.

Микроразрядный плазменный двигатель был спроектирован и построен в Техасском университете в Остине. Двигатель направляет и перегревает инертный газ через микроканальное сопло, создавая тягу на уровне микроньютонов. Он использует изготовленный на заказ композитный бак от CTD. Работа двигателя будет автоматизирована космическим аппаратом C&DH с использованием измерений положения, предоставленных системой определения положения GPS. После включения работы двигателя с земли он будет активен только тогда, когда одно из двух сопел находится в пределах 15-градусного конуса вектора противоскорости. Подсистема двигателя присутствует только на FASTRAC 1 «Sara Lily».

На спутнике FASTRAC 2 «Emma» вместо двигателя используется инерциальный измерительный блок (IMU) MASIMU01 от Micro Aerospace Solutions для измерения расстояния между двумя спутниками.

Спутники FASTRAC передают и принимают данные (GPS, Health и т.д.) на любительских радиочастотах. Всем радиолюбителям рекомендуется передавать данные с любого спутника и загружать данные в раздел радиооператоров на веб-сайте FASTRAC. Архивировано 23.11.2010 на Wayback Machine . ^[8]