Просмотр сведений о научной статье


Обложка номера

№2 2020

Заголовок

Параболический трансформируемый рефлектор для платформы CubeSat

Авторы

1,3З.А. Казанцев, 1,3А.М. Ерошенко, 3И.В. Уваев, 2,3А.В. Лопатин

Организации

1АO «Информационные спутниковые системы» им. акад. М. Ф. Решетнёва»
г. Железногорск, Красноярский край, Российская Федерация
2Федеральный исследовательский центр информационных и вычислительных технологий
г. Красноярск, Российская Федерация
3Сибирский государственный университет науки и технологий им. акад. М. Ф. Решетнёва
г. Красноярск, Российская Федерация

Аннотация

Платформа CubeSat используется для создания малых космических аппаратов. Неотъемлемой частью космического аппарата являются антенны для передачи сигналов между ним и абонентами. В зависимости от назначения полезной нагрузки на космический аппарат могут быть установлены антенны различных конфигураций. В космических аппаратах на базе платформы CubeSat используются антенны с раскрывающимся рефлектором. К конструкции рефлектора предъявляются следующие требования: небольшой объем в сложенном положении, максимальная апертура отражающей поверхности в рабочем положении, обеспечение требуемых точностных характеристик отражающей поверхности, простота механизма раскрытия и незначительная масса. Использование гибких шарнирных соединений в конструкции антенны позволяет создать надежный механизм раскрытия, обеспечить необходимую жесткость конструкции и небольшую массу. В статье предложена конструкция трансформируемого параболического рефлектора для космического аппарата на платформе CubeSat. Основным силовым элементом рефлектора является тонкостенная торовая оболочка с механизмом раскрытия в виде гибких шарниров. Проведен геометрический анализ для определения конфигурации рефлектора в сложенном положении. Выполнен модальный анализ для подтверждения необходимой жесткости. По результатам анализов были выбраны характеристики конструкции, которые удовлетворяют условию минимума массы. Разработан технологический процесс изготовления рефлектора, с помощью которого создан макет конструкции. Выполнены испытания рефлектора, заключающиеся в трансформации конструкции из рабочего положения в транспортировочное и обратно. Макет продемонстрировал возможность создания летных образцов рефлекторов, трансформируемым элементом которых является тонкостенная торовая оболочка с гибкими шарнирами.

Ключевые слова

трансформируемая антенна, гибкое шарнирное соединение, сверхлегкий космический аппарат, механический анализ, торовый обод

Список литературы

[1] Peral E., Imken T., Sauder J., Statham Sh., Tanelli S., Price D., Chahat N. RainCube, a Ka-band precipitation radar in a 6U CubeSat // Proc. 31st Annu. AIAA/USU Conf. Small Satellites (SSC), Logan, UT, USA, Aug. 2017. [Электронный ресурс]. URL: https://digitalcommons.usu.edu/smallsat/2017/all2017/80/ (дата обращения: 23.07.2020).

[2] OrigamiSat-1 (FO 98, Fuji-OSCAR 98) ORIGAMI (Organization of research Group on Advanced deployable Membrane structures for Innovative space science) PROJECT. [Электронный ресурс]. URL: http://www.origami.titech.ac.jp (дата обращения: 23.07.2020).

[3] Hodges R., Shah B., Muthulingham D., Freeman T. ISARA – Integrated Solar Array and Reflectarray Mission Overview // Proc. 27st Annu. AIAA/USU Conf. Small Satellites, Logan, UT, USA, Aug. 2013.

[4] Chahat N., Sauder J., Hodges R. E., Thomson M., Rahmat-Samii Y. The deep-space network telecommunication CubeSat antenna: Using the deployable Ka-band mesh reflector antenna // IEEE Antennas Propag. Mag., 2017, vol. 59, no. 2, pp. 31–38.

[5] Hodges R. E., Chahat N., Hoppe D. J., Vacchione J. D. The Mars Cube One deployable high gain antenna // IEEE International Symposium on Antennas and Propagation, California Inst. Technology, USA, INSPEC Accession Number: 16411829, Oct. 2016.

[6] Babuscia A., Choi T., Sauder J., Chandra A., Thangavelautham J., Inflatable antenna for CubeSats: Development of the X-band prototype // Proc. IEEE Aerosp. Conf., Big Sky, MT, USA, Mar. 2016, pp. 1–11.

[7] Warren P. A., Steinbeck J. W., Minelli R. J., Mueller C. Large deployable S-band antenna for a 6U Cube Sat // Proc. 29th Annu. American Inst. Aeronautics and Astronautics/Utah State University Conf. Small Sattelites, 2015, pp. 1–7.

[8] Bolton S., Doty D. Compact Deployable Antenna for CubeSat Units // Mechanical Engineering Department, California Polytechnic State University, San Luis Obispo, USA, 2014-2015, pp. 1–125.

[9] Лопатин А. В., Казанцев З. А., Масловская А. М. Параболический трансформируемый рефлектор. Пат. № 183908, Российская Федерация, 2018, бюл. № 28.

[10] Лопатин А. В., Казанцев З. А., Масловская А. М. Параболический прямофокусный рефлектор. Пат. № 190518, Российская Федерация, 2019, бюл. № 19.

[11] Чеботарев В. Е., Косенко В. Е. Основы проектирования космических аппаратов информационного обеспечения : учеб. пособие ; Сиб. гос. аэрокосм. ун-т, Красноярск, 2011. 488 с.

[12] Михайлин Ю. А. Специальные полимерные композиционные материалы. СПб. : Научные основы и технологии, 2009. 664 с.



Цитирование данной статьи

Казанцев З.А., Ерошенко А.М., Уваев И.В., Лопатин А.В. Параболический трансформируемый рефлектор для платформы CubeSat // Космические аппараты и технологии. 2020. Т. 4. № 2. С. 85-95. doi: 10.26732/j.st.2020.2.03


Лицензия Creative Commons
Данная статья лицензирована по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.