Основная цель проекта – разработка отечественной универсальной модульной платформы СмКА, совместимой со стандартом CubeSat. Создание инфраструктуры для полноценной наземной экспериментальной отработки и управления СмКА на этапе летной эксплуатации.

За последние годы СмКА получили широкое применение в различных областях науки. Ежегодно в мире создаются сотни СмКА, непосредственно в форм-факторе CubeSat или совместимых с ним, в России – единицы. При этом Россия по-прежнему остается лидером в космических запусках. Российскими ракетами-носителями было выведено множество зарубежных КА формата CubeSat, имеющих стандартизированный транспортно-пусковой контейнер (ТПК). Одна из главных причин такого отставания – отсутствие инфраструктуры и сервисов, обеспечивающих быструю и относительно дешёвую разработку специализированных СмКА.

Настоящий проект направлен на ликвидацию объективного отставания России в применении сверхмалых космических аппаратов (СмКА, наноспутников, массой до ~20 кг) в освоении и использовании космического пространства. Результаты проекта позволят повысить доступность космических экспериментов в различных научных направлениях большому количеству научных коллективов (от крупных компаний до небольших научных лабораторий).

1. Разработка собственной универсальной модульной платформа СмКА

   В рамках проекта будет разработана универсальная модульная платформа сверхмалого космического аппарата с набором всех необходимых базовых модулей, включая шасси и набор исполнительных систем, совместимых по конструктиву с форматом CubeSat (ГОСТ ISO 17 770).

   Для платформы также будет подготовлено программное обеспечение и типовой комплект сопроводительных документов о годности и готовности к запуску МКА.

   Модульность платформы обеспечит возможность проектирования относительно недорогих СмКА в короткие сроки под конкретные задачи заказчика. Совместимость с наиболее распространенным в мире форматом СмКА позволит расширить возможности проектирования СмКА за счет возможности применения, в случае необходимости, импортных модулей, а также вывести модули собственной разработки на мировой рынок.

2. Исследование и разработка системы оптической связи «спутник – Земля»

   Отдельное направление работы - исследование возможностей обеспечения высокоскоростной связи между космическим аппаратом и наземным комплексом управления по оптическому (лазерному) каналу. Применяемые в настоящее время радиоканалы с пропускной способностью до ~5 Мбит/с недостаточны для передачи мультиспектральных снимков с высоким разрешением или тем более видеоизображений.

   В рамках данного проекта планируется провести исследования оптической (лазерной) системы связи «спутник – Земля» и в перспективе «спутник – спутник». Будет проведен НИР лабораторного макета оптической связи на базе волоконного лазера с синхронизацией мод с внешним модулем модуляции лазерного излучения для формирования сигнала связи и модулем фотоприёмника с демодулятором для регистрации сигнала связи. В качестве насыщающегося поглотителя для синхронизации мод планируется использование нелинейного усиливающего петлевого зеркала, а также безматричных углеродных нанотрубок.

   Ожидается, что лазерная система связи будет более эффективной для использования на СмКА, чем разрабатываемые в настоящее время высокоскоростные радиоканалы связи в СВЧ-диапазоне.

3. Создание комплекса стендов для наземной экспериментальной отработки СмКА

   Неизбежный этап изготовления любого КА – проведение испытаний с целью подтверждения его технических характеристик. Для обеспечения возможности полноценной наземной экспериментальной отработки СмКА и их составных частей планируется создание испытательных стендов с применением существующего оборудования, а также доработка и дооснащение оборудованием для создания новых стендов.

   Для каждого стенда будут написаны типовые программы-методики испытаний для отработки составных частей СмКА, самих СмКА, а также бортовой спутниковой аппаратуры для радиционных больших КА. В основу методик ляжет опыт проведения НЭО бортовой спутниковой аппаратуры собственной разработки для крупнейших предприятий космической отрасли РФ.

4. Разработка «облачного» наземного сегмента управления полетом СмКА на базе существующих наземных станций радиосвязи

   Возможность проведения собственного космического эксперимента определяется не только возможностью собрать СмКА (или заказать его у отдельных разработчиков), но и наличием собственного НКУ (наземного комплекса управления) для связи со спутником. Приобретение, установка и последующая эксплуатация собственного НКУ составляет до 30% общего бюджета на создание и запуск СмКА.

   В настоящем проекте ставится задача создания распределенной системы связи с СмКА на базе большого количества уже существующих радиокомплексов для увеличения длительности сеанса связи.

   Суть данного направления проекта - объединение существующих разрозненных наземных комплексов управления (НКУ) в единую сеть под управлением сервера со специализированным программным обеспечением собственной разработки. Данное программное обеспечение будет в автоматическом режиме задействовать в каждый момент времени то НКУ из сети, которое обеспечивает наиболее уверенную связью с СмКА. Таким образом планируется значительно увеличить среднее время связи с СмКА на одном витке и в течение суток, то есть дополнительно решить проблему повышения объема передаваемых данных с СмКА на Землю.

   Подобный сервис позволит проводить космические эксперименты заказчикам, не имеющим собственных НКУ, значительно снизить стоимость космического эксперимента, при этом увеличить время сеанса связи своего СмКА с «Землей» на одном витке.

   В результате выполнения проекта планируется запустить прототип действующей системы «облачного» НКУ с демонстрацией ее возможностей на примере уже эксплуатируемых СмКА компаний-партнеров.

Итоговым этапом проекта станет создание опытного (протолетного) образца сверхмалого космического аппарата, проведение его наземной экспериментальной отработки и подготовка к запуску для летных испытаний (в целях демонстрации возможностей разработанной универсальной платформы и достаточности созданного комплекса стендов для наземной отработки).

1. Готовая, доступная и простая в использовании платформа (совместимая со стандартизированным транспортно-пусковым контейнером) пригодная для установки на нее широкого ряда полезной нагрузки;
2. Комплект рабочей документации на составные части (базовые модули) универсальной модульной платформы СмКА.
3. Проект технического задания на проведение ОКР по разработке системы оптической (лазерной) связи «спутник – Земля», совместимой с разработанной платформой СмКА.
4. Алгоритмы унифицированного управления наземными комплексами управления и организации их в единую сеть, реализованные в программном обеспечении «облачного» наземного комплекса управления полетом СмКА.
5. Комплект типовых программ-методик для проведения испытаний СмКА и их составных частейна каждом из испытательных стендов.
6. Комплект рабочей документации на опытный (протолетный) образец СмКА.
7. Опытные образцы базовых модулей разрабатываемой универсальной платформы СмКА.
8. Макет системы оптической (лазерной) связи «спутник – Земля» для проведения исследований и демонстрации реализуемости идеи.
9. Прототип «облачного» наземного комплекса управления полетом СмКА, включающий серверную станцию и собственный наземный комплекс управления.
10. Комплекс стендов для наземной отработки СмКА и их составных частей.
11. Опытный образец спутника на базе разработанной платформы СмКА в базовой комплектации, подготовленный к летным испытаниям.