«Аист-2Т» – малый космический аппарат нового поколения для дистанционного стереоскопического зондирования Земли

УДК 621.78

«Аист-2Т» – малый космический аппарат нового поколения для дистанционного стереоскопического зондирования Земли

«Aist-2T» – small next-generation spacecraft for Earth remote stereoscopic sounding

В 2019 г. АО «РКЦ «Прогресс» выигран конкурс Госкорпорации «Роскосмос» на создание перспективного космического комплекса дистанционного стереоскопического зондирования Земли, основным элементом которого являются два аппарата «Аист-2Т». Соответствующая опытно-конструкторская работа реализуется в рамках раздела «Информационная инфраструктура» национального проекта «Цифровая экономика Российской Федерации».

Основным заявленным функционалом группировки из двух аппаратов «Аист-2Т» является оперативное получение и передача на Землю высококачественных перекрывающихся стереоскопических цветных (спектрозональных) снимков земной поверхности. Информация, получаемая от аппаратов, предназначена для различных областей отечественной экономики, в том числе для оперативного мониторинга разного рода чрезвычайные ситуаций. Завершить изготовление аппаратов планируется к концу 2022 года.

Конструкция аппаратов «Аист-2Т» разрабатывается на базе малого космического аппарата (МКА) «Аист-2Д[1]» (рис.1), созданных в рамках инициативного проекта АО «РКЦ «Прогресс» [1].

Рис. 1. Внешний облик МКА «Аист-2Д»

МКА «Аист-2Д» (масса с целевой и научной аппаратурой – 531,4кг) имеет статус экспериментального спутника-демонстратора. В 2012 году проект представлен и одобрен научно-техническим совещанием и уже в начале следующего года совместно с Самарским национальным исследовательским университетом, НПП «Оптико-электронные комплексы и системы», Красногорским заводом имени С.А. Зверева и рядом других отечественных организаций и предприятий АО «РКЦ «Прогресс» приступило к его реализации.

Им достаточно оперативно удалось найти ряд новых конструктивных решений и отработать технологии практически для всех этапов жизненного цикла аппаратов – от проектирования и изготовления до заводских и летных испытаний – и в 2016 году рабочая группировка из двух МКА «Аист-2Д» успешно выведена в космос.

Основными задачами этих аппаратов было проведение ряда перспективных научных экспериментов и отработка аппаратуры нового поколения для дистанционного зондирования Земли, и уже более пяти лет «Аист-2Д» успешно функционируют в космосе, выполняя мониторинг природных пожаров, активность вулканов, наводнений и оперативный контроль городской застройки. Это неполный перечень прикладных задач, успешно решаемых группировкой «Аист-2Д».

Следует отметить, что за время эксплуатации «Аиста-2Д» успешно проведена серия экспериментов по съемке различных космических объектов, движущихся по геоцентрическим орбитам, в то время как штатные спутники группировки дистанционного зондирования Земли не могли снимать такие цели, в том числе из-за отсутствия у них систем управления угловыми перемещениями аппарата во время фотографирования и специального программного обеспечения.

К слову, совсем недавно именно с «Аиста-2Д» получены уникальные высококачественные снимки нештатно возвращающейся на Землю из космоса второй ступени китайской тяжелой ракеты «Чанчжэн-5В».

Что касается МКА «Аист-2Т», то одной из основных задач одновременно запускаемой группировки из двух таких космических аппаратов (КА) определено формирование стереоскопической трехмерной модели нашей планеты, в том числе в интересах решения текущих задач Госкорпорации «Роскосмос» и Минобороны России, перспективных задач Роскартографии и Росреестра, а сам проект реализуется в рамках государственной программы «Информационная инфраструктура» национального проекта «Цифровая экономика Российской Федерации».

В соответствии с конкурсной документацией МКА «Аист-2Т» будут совершать полет по солнечно-синхронным орбитам в диапазоне высот 350–500 км и сроком активного существования не менее пяти лет.

Успешно решенные задачи технического проекта МКА «Аист-2Т»:

• выбор проектно-конструкторского облика аппарата;
• выбор конструкционных и специальных материалов и технологий изготовления основных конструктивных элементов изделия.

Конструктивно МКА «Аист-2Т» состоит из базового модуля и солнечных батарей (рис. 2).

Рис. 2. Внешний облик МКА «Аист-2Т»

Корпус базового модуля (БМ) представляет собой негерметичный прямоугольный отсек с двумя специальными «карманами» для размещения двух комплектов оптико-электронной аппаратуры (ОАЭ) и состоит из рамы, четырёх боковых и двух торцевых панелей и панели с размещёнными на ней приборами системы коррекции космического аппарата (СККА).

Перечисленные панели и обеспечивают требуемую жесткость всей конструкции МКА.

Конструктивные элементы МКА предлагается разрабатывать из отечественных материалов, комплектующих элементов и узлов с максимальным использованием отработанных на эксплуатируемых КА конструктивных решений, унифицированных и стандартизованных блоков и технологий и применением имеющегося в АО «РКЦ «Прогресс» универсального и специального оборудования и оснастки, освоенных технологических процессов изготовления и обслуживания.

На рис. 3. показаны основные конструктивные элементы БМ аппарата.

Рис. 3. Схема конструктивного членения БМ МКА «Аист-2Т»: 1 – центральная силовая рама;
 2 – торцевые и боковые панели (на левой стороне рис. панели не идентифицированы);
3 – внешний кожух (на левой стороне рис. не идентифицирован)

Корпус БМ состоит из центральной силовой рамы с крепящимися к ней боковыми и торцевыми панелями и так называемых внешних кожухов, закрепляемых на двух боковых панелях.

Центральная силовая рама корпуса представляет собой сборно-сварную конструкцию из полуфабрикатов алюминиевого сплава АМг6. Изготовление рамы предполагается производить в АО «РКЦ «Прогресс» с использованием имеющегося оборудования и по отработанным ранее технологическим процессам.

Каждая из панелей корпуса МКА представляет собой трехслойную конструкцию, состоящую из двух обшивок, сотового заполнителя с закладными элементами для крепления панелей и посадочными местами для размещения бортовой аппаратуры (БА).

Сотопанели предполагается изготавливать по кооперации в ООО НПП «ТАИС» (г. Химки Московской обл.), технология их изготовления отработана.

Внешние кожуха служат для размещения в них ОЭА и представляют собой сборные конструкции из сотопанелей. Изготовление кожухов планируется проводить на имеющемся оборудовании и по освоенной технологии.

ОЭА размещается внутри корпуса МКА на специальной платформе, где крепление каждого объектива к платформе осуществляется через титановую проставку, аналогично креплению ОЭА в МКА «Аист-2Д».

Корпусные элементы МКА из углепластика предполагается изготавливать по штатной технологии на оборудовании ООО «СТКБ «Пластик».

Изготовление платформы ОЭА на этапе технического проекта рассматривается в двух вариантах:

• в виде сборной конструкции из полуфабрикатов титанового сплава на производственной базе АО «РКЦ «Прогресс»;
• в виде неметаллической конструкции из углепластика КМУ-4Л (по кооперации с ООО СКТБ «Пластик»).

Панели обеспечивают требуемую жесткость конструкции и используются для размещения на них приборов и устройств систем МКА (рис. 4).

Рис. 4. Размещение приборов на панелях МКА «Аист-2Т»

На раме базового модуля расположены силовые фитинги, с помощью которых МКА стыкуется со средствами отделения. Конструкция и технология изготовления солнечных батарей МКА «Аист-2Т» полностью заимствуются с МКА «Аист-2Д».

Проведенная АО «НПО «Техномаш» им. С.А. Афанасьева» экспертиза материалов технического проекта МКА «Аист-2Т» позволила сделать следующие основные выводы:

1. Проект разработан с максимальным использованием конструктивно-технологического и производственного заделов по изделию «Аист-Д2», что позволит обеспечить его успешную реализацию в заявленные исполнителем сроки.
2. Изготовление основных элементов конструкции МКА возможно на производственной базе АО «РКЦ «Прогресс» с максимальным использованием отработанных для МКА «Аист-2Д» технологических процессов и имеющегося технологического оборудования.
3. Опыт и производственная база АО «РКЦ «Прогресс» не потребуют проведения дополнительных мероприятий по метрологическому обеспечению соответствующих техпроцессов.
4. В техническом проекте точность положения посадочных мест под приборы предполагается обеспечивать исключительно за счёт допусков на изготовление составных частей МКА, сборку и масс-центровки изделия в сборе.

Здесь, по мнению авторов, более современным и перспективным решением возможно использование технологии аддитивной 3D печати панелей с точной разметкой и оформлением посадочных площадок под установку соответствующих приборов. Изготовить такие панели можно с использованием, например, разработанных в АО «НПО «Техномаш» им. С.А. Афанасьева» аддитивных технологий и специального 3D принтера [2].

Следует отметить, что процесс аддитивного формирования изделий управляется специальным программным обеспечением, одной из функций которого может быть вышеуказанная разметка и оформление посадочных мест под установку приборного оборудования с требуемой точностью их позиционирования на панелях.

Использование печатных приборных панелей со стабильно точной разметкой посадочных мест под приборы позволит обеспечить требования к масс-центровочным характеристикам соответствующих элементов конструкции КА без дополнительной их балансировки в целях устранения дисбалансов.

Библиографический список:

1. Афанасьев И. Зоркий «АИСТ» // Русский космос. – 2021, май – С.38–41.
2. Информационный паспорт № 246/18 3D-принтер для аддитивного производства крупногабаритных композитных конструкций методом послойного наплавления // ФГУП «НПО «Техномаш». – 2018. – ТМБД. П-1.1.191.

Должанский Юрий Михайлович – д-р техн. наук, главный научный сотрудник АО «НПО «Техномаш» им. С.А. Афанасьева». Тел.: 8 (495) 689-97-04, доб. 24-27. E-mail: Dolzhansky.Yu@tmnpo.ru / Dolzhanskii Iurii Mikhailovich – Doktor Nauk in Engineering, Principal Research Officer of JSC «NPO «Technomac» named after S.A. Afanasev». Tel.: 8 (495) 689-97-04, ext. 24-27. E-mail: Dolzhansky.Yu@tmnpo.ru

Жарков Денис Евгеньевич – ведущий специалист АО «НПО «Техномаш» им. С.А. Афанасьева». Тел.: 8 (495) 689-97-04, доб. 24-27. E-mail: D.Zharkov@tmnpo.ru / Zharkov Denis Evgenevich – Leading Specialist of JSC «NPO «Technomac» named after S.A. Afanasev». Tel.: 8 (495) 689-97-04, ext. 24-27. E-mail: D.Zharkov@tmnpo.ru

Илингина Алла Валерьевна – директор центра АО «НПО «Техномаш» им. С.А. Афанасьева». Тел.: 8 (495) 689-96-90. E-mail: a.ilingina@tmnpo.ru / Ilingina Alla Valerevna – Center Director of JSC «NPO «Technomac» named after S.A. Afanasev». Tel.: 8 (495) 689-96-90. E-mail: a.ilingina@tmnpo.ru