Инженерная комната🛰

Испытания космической техники. Часть 2. Вибромеханические испытания.

При выведении ракетой-носителем все, что прикручено к ней испытывает удары и вибрации, поэтому перед креплением к носителю, необходимо доказать, что спутник не развалится и не повредит своими осколками другие аппараты.

Всегда создают габаритно-массовый макет, вибрационный (у него есть разные имена) для этих испытаний и все удары, вибрации воспроизводятся на нем.
Одно из фото как раз показывает, как аппарат закреплен на оснастке для испытаний.

В этот момент к изделию подключены различные датчики для фиксирования амплитуд и частот колебаний.

Инженерная комната
Рамиль Гайнутдинов

ГЧП в космосе 🛰📡

Вчера послушал интересную панельную дискуссию на тему: «Возможности применения механизмов ГЧП и офсетных контрактов в космической отрасли. Страхование космической техники, пусковых услуг и киберрисков». Организатором мероприятия выступило АНО «Национальный центр космических компетенций» при поддержке юридической компании Nextons. Про страхование писать не буду, останавлюсь на государственно-частном партнерстве.

Формирование механизмов ГЧП в космонавтике позволит преодолевать многие барьеры и реализовавать стратегически важные, но капиталлоемкие и рисковые проекты. Такое направление в отрасли только формируется, однако сулит много преимуществ как государству, так и отечественным развивающимся частным космическим компаниям.

В чем суть? ГЧП — это форма долгосрочного сотрудничества, при которой государство и частный партнер совместно создают, финансируют, эксплуатируют или развивают объекты космической инфраструктуры (наземка + спутники) и космические сервисы, распределяя между собой риски, ответственность и доходы. Есть ещё это разновидность ГЧП - концессия, при которой государство предоставляет частному партнеру право создать или модернизировать объект космической инфраструктуры (например, наземный комплекс, центр обработки спутниковых данных или испытательный центр) и эксплуатировать его в течение установленного срока, возвращая свои инвестиции и, например, банковское финансирование, после чего объект остается в государственной собственности или возвращается государству в соответствии с условиями соглашения.

В чем плюсы:

Привлечение внебюджетных инвестиций — снижение нагрузки на федеральный бюджет за счет финансирования части проектов частными инвесторами.

Ускорение создания инфраструктуры — более быстрое строительство наземных станций, испытательных комплексов, центров обработки данных и производственных объектов.

Разделение рисков — финансовые, строительные и эксплуатационные риски распределяются между государством и частным партнером.

Повышение эффективности управления — частный сектор заинтересован в соблюдении сроков, оптимизации затрат и внедрении современных методов управления.

Формирование новых рынков и сервисов, ускорение коммерциализации — бизнес при поддержке государства быстрее выводит космические технологии на рынок, развивает экспорт и новые коммерческие сервисы. Государство на себя берет риски неокупаемости на начальном этапе или на всем периоде проекта.

Долгосрочные гарантии для инвесторов — концессионные соглашения и соглашения о ГЧП позволяют обеспечить предсказуемую модель возврата инвестиций при сохранении государственного контроля над стратегически важной космической инфраструктурой.

Испытаний космической техники. Часть 1. Термовакуумные испытания.

Изделия космической техники с самого начала ее существования подвергаются различного рода испытаниям.
Это делается в первую очередь для того, чтобы удостовериться в том, что спроектированное изделие выдержит космический полет. Для этих испытаний, как правило, используются опытные образцы, габаритно-массовые макеты и т.п.

С ними можно делать все, что душе угодно – бить, греть, охлаждать, выдавать разные команды и все в таком духе.
Но сначала предлагаю обрисовать основные виды испытаний, которые проходит любой космический аппарат, чтобы быть допущенным к запуску (непутаем: пуск ракеты – запуск корабля/аппарата).

При этом я обещал, что буду сопровождать посты нормативными документами, что надеюсь будет полезно и интересно.

Начнем с термовакуумных испытаний.
Любой полет аппарата сопровождается радикальной сменой температур: из тени на солнце и обратно. Поэтому отправлять железо, не убедившись в том, что ему будет там приятно по температуре не прокатит.

Поэтому аппарат/блок/прибор ставят в термовакуумную камеру, откачивают оттуда воздух, чтобы образовать полный вакуум.

После этого начинается циклограмма работы термокамеры. Придумывать велосипед не буду и воспользуюсь фразой из ГОСТ: Целью ТВИ является проверка электрических характеристик оборудования АКА в условиях вакуума и при имитации экстремальных или близких к ним прогнозируемых для полета значений температуры.

Тут можно нагружать изделие крайними полками по температуре (максимально низкой и максимально высокой температурой) либо имитировать температурное распределение как на витке. Терминология данного вида испытаний описывается в ГОСТ Р 56469— 2015 на Термобалансные и термовакуумные испытания.

В следующем посте про вибрацию и удары.

Инженерная комната
Рамиль Гайнутдинов

Что почитать инженеру при проектировании, а в будущем и для испытаний космического аппарата?

Сегодня очень краткая сводка по литературе:

1. Анализ видов, последствий и критичности отказов. Оно же АВПКО или FMEA.
Неплохая методичка
И конечно же ГОСТ 27.310-95
Сюда добавляется FMEDA и FMECA.

2. Локализация повреждений, устранение, реконфигурация.
На западе FDIR.
Книжка на английском в комментах, на русском есть только ее часть.

3. NASA Systems Engineering Handbook - это вообще база

Инженерная комната
Рамиль Гайнутдинов

Как-то я разбирал ремонт космических аппаратов на орбите. Сейчас на наших глазах будет разворачиваться миссия по спасению КА.

Телескоп Swift — научный актив, который изучает гамма-всплески с 2004 года — теряет высоту из-за возросшей солнечной активности и атмосферного торможения.
У него нет двигателей, и без вмешательства он войдёт в атмосферу.

И есть такая фирма Katalyst Space получившая контракт в сентябре 2025.
Эти ребята должны успеть собрать спасательный аппарат меньше чем за год — это будет первая в истории стыковка коммерческого робота с государственным спутником, который вообще не проектировался для обслуживания на орбите.
У Swift нет ни ответной части разъёма, ни предусмотренных точек захвата — LINK должен ухватиться буквально за то, что есть на корпусе.

Его многослойная теплоизоляция это тонкие слои каптона с напылением металла.
Более чем за 20 лет на орбите она могла стать хрупкой от постоянных перепадов температур и радиации.
Полимер в буквальном смысле деградирует на молекулярном уровне, теряет эластичность и трескается.
Именно так и произошло с Hubble — трещины на его теплоизоляции нашли уже через 7 лет на орбите.

Запуск назначен на 27 июня — аппарат LINK уже интегрирован в ракету Pegasus XL.
Ракету сбросят с самолёта Stargazer на высоте 12 км — это единственный носитель, который укладывается в нужную орбиту, сроки и бюджет.

После запуска — несколько недель на проверку систем, затем сближение с Swift и на операции захвата, а затем подъём орбиты, который займёт несколько месяцев.

Время поджимает: к октябрю Swift может опуститься ниже 300 км — и тогда LINK его уже не достанет.

Инженерная комната
Рамиль Гайнутдинов

Часть 2: Зачем нужен «эталонный кусок солнца» и как считают погрешность

Продолжаю тему метрологии в фотоэнергетике.
Самый интересный вопрос: откуда имитатор вообще знает, что светит правильно?

Ответ — эталонный солнечный элемент.
Это калиброванный фотоприёмник с заранее известной спектральной чувствительностью.

Кладёшь его в рабочую зону имитатора, смотришь фототок, сравниваешь с расчётным значением для эталонного спектра — и по разнице корректируешь интенсивность лампы.

Для космических измерений (спектр AM0) и наземных (AM1.5) используют разные эталоны — у атмосферы Земли есть полосы поглощения H₂O, CO₂ и O₃, которые вырезают куски солнечного спектра.
Спектр на орбите и на земле — это буквально разные вещи.

Отдельная история — многопереходные солнечные элементы (GaInP/GaAs/Ge), которые сейчас стоят почти на всех спутниках.
У них три p-n перехода друг под другом, каждый ловит свой диапазон волн. Проблема в том, что они соединены последовательно через туннельные диоды — значит, итоговый ток ограничен самым слабым переходом.
Если спектр имитатора чуть смещён, один из трёх переходов даёт меньше тока, чем должен бы — и вся характеристика поедет в сторону, хотя физически с элементом всё в порядке.

Из-за этого у измерения тока короткого замыкания приходится считать неопределённость отдельно по источникам.
65% всей погрешности дают именно характеристики самого имитатора — однородность, спектральное несоответствие, нестабильность во времени.
Эталон и образец вместе добавляют всего около 15%. То есть главный источник ошибки — не солнечный элемент, который измеряют, а лампа, которая его светит.

Вот почему хорошая метрологическая лаборатория стоит как небольшой завод. 🔬

Инженерная комната
Рамиль Гайнутдинов

У меня есть ощущение, что те, кто хотели как-то соприкоснуться с разработкой космической техники или подробнее изучить материал, попросту не нашли в интернете нужных курсов.
Потому что такие знания действительно собираются по крупицам.

А я вот взял и собрал подборку очень хороших курсов по космической инженерии.

К каким-то я сам обращался за эти годы, как во время студенчества, так и во время работы.
Некоторые,честно признаюсь ,остались просто в сохраненных.

Уверен кому-то будет интересно изучить для системного погружения, кому-то просто посмотреть ради интереса.
В подборке курсы как на русском, так и на английском.


Сначала русскоязычное.
Орбитальная механика — Летняя космическая школа
https://youtube.com/playlist?list=PLwjBzZ9jfA6DFcWfwbP71I2Xabkqa6d7z
Лучший открытый ликбез по баллистике запускаемых космических объектов, который я видел.
Если хочется понять, как вообще считают орбиты — начинать тут.

Тепловое проектирование КА — А. Шаенко
https://youtube.com/playlist?list=PLfCxO0RvosYbm7iVXGYVrhlUEvyTx6MSI
Система терморегулирования — тема, которую почти нигде не разбирают подробно.

Радиотехника — Вера Дроздова
https://youtu.be/EKImobaNKGI?is=6_a-dWjHKz19Wpz
От основ до современных систем связи.

Проектирование КА — от пионеров частной космонавтики в России https://youtube.com/playlist?list=PLZQDZFMt-DcV8cOJlVbzJ22efDvq_91cZ&si=OpB4ZLYKFVcZcxru
Это было давно, но взгляд изнутри на то, как зарождалась частная космонавтика в стране — ценность не теряет.


Теперь англоязычное.
Система ориентации и управления движением — Carleton University
https://youtube.com/playlist?list=PLeAC9P53bkldiFFoaU3TrTI_oWqFxjdXR
Серьёзная математика, линейная алгебра. Для тех, кто хочет разобраться в ADCS не на уровне «датчик смотрит на звёзды», а по-настоящему.


Системы КА в комплексе — KiboCube (JAXA)
https://youtube.com/playlist?list=PLaOqa4cng0GGoAGKiMbo4noT8vaKUY43h
Хорош как раз для целостной картины — много инсайтов и функциональных схем на основе реальных аппаратов.

Проектирование сетей 5G в MATLAB
https://youtube.com/playlist?list=PLn8PRpmsu08rCL-Ejn25HMX6M6o7QjJoe

Плюс отдельная лекция про построение орбитальной группировки 5G:
https://youtu.be/bQpu14JgNz0?is=j2fywVTXmyxuJAwf
Узкая тема, но хорошо показывает, как спутниковая связь считается на практике.


Сохраняйте и изучайте в своём темпе.
Если знаете ещё хорошие источники — делитесь в комментариях, дополню подборку. 📚

Инженерная комната
Рамиль Гайнутдинов

Часть 1: Как вообще измерить характеристики солнечной батареи?

Казалось бы — солнце светит одинаково везде, бери и измеряй.
На деле метрология солнечных элементов — отдельная инженерная дисциплина.

Первая проблема: реального Солнца на стенде нет. Поэтому используют имитаторы — устройства, которые должны точно воспроизвести спектр и интенсивность солнечного излучения. Их два типа.

Имитаторы постоянного горения — ксеноновая лампа светит непрерывно, как обычный прожектор. Подходят для маломощного неконцентрированного излучения (до 10 солнц) и небольших образцов до 20×20 см.

Импульсные имитаторы — вспышка на миллисекунды, зато можно сымитировать концентрированное излучение до 5000 солнц и работать с большими площадями — целыми модулями.

Здесь и кроется главная техническая сложность: спектр ксеноновой лампы — не спектр Солнца.
У лампы острые пики в инфракрасном диапазоне, которых у настоящего солнечного света нет.
Чтобы приблизить спектр к реальному, в дорогих имитаторах ставят сразу несколько ламп с разными светофильтрами — синий, зелёный, красный, инфракрасный каналы — и складывают их в суммарный спектр, который накладывается на эталонный AM1.5.

Отдельно нормируют три параметра: энергетическую освещённость (1000 Вт/м² на земле, 1366 Вт/м² для космоса), спектральный состав и однородность по площади образца.
Если освещённость на одном краю панели отличается от другой больше чем на пару процентов — измерение уже не считается достоверным.

Инженерная комната
Рамиль Гайнутдинов

Директор по продажам и маркетингу Аэроспейс Кэпитал номинирована на премию «Молодой промышленник года» 🚀

Цель премии - поддержка росийских предпринимателей в возрасте до 40 лет, создающих производства с использование новых технологии и развивающие экономику страны.

⚙ Хотите проголосовать?
Зайдите на сайт: https://mprom.site выбирайте регион «Московская область».
Далее в списке вы увидите Валерию Васильевну Барашкову -> Нажмите «Голосовать».

Благодарим администрацию Балашихи за возможность участия в премии!

Открытое голосование проходит до 21 июня. Будем благодарны за поддержку!

Сегодня хочу поделиться собственным опытом.

Путь в космической отрасли я начал на 4 курсе и за эти пару лет успел сам наделать некоторые ошибки как молодой специалист и при этом увидеть как на самом деле работают некоторые вещи.

Поэтому привел смешные факты и правила из космической инженерной повседневности, с которыми я столкнулся как инженер и которыми хочу поделиться:

1. Никогда не суй свои пальцы туда, куда бы не сунул свой ___;
2. При первом включении собранной схемы категорически необходимо три раза сплюнуть через левое плечо со словами "тьфу, тьфу, тьфу";
3. Если что-то работает - не трогай (база).
4. КД и вся документация по проекту пишется после того, как всё заработало (или сломалось);
5. Если пахнет паленым - молиться, что не ЭКБ.
6. Не разбирать собранные схемы, если они магическим образом работают - сначала зафиксировать ее состояние.
7. Разбирать чужие собранные схемы - грех.
8. Вакуум опаснее и жестче, чем кажется
9.Любая деталь, которую забыли проверить, откажет первой.
10. Если ничего не работает - разбери и собери схему заново.
11. Визуализация и схематизация проблемы уже половина ее решения.

Инженерная комната
Рамиль Гайнутдинов