Просмотр сведений о научной статье

Обложка номера

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

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