Для чего нужен ОрбиКрафт
Подсистемы конструктора
Инструкции по работе с ОрбиКрафт
Уроки
Лабораторная оснастка
Знакомство с Arduino
Полезная нагрузка на базе Arduino
Обратная связь
Новости
Для чего нужен ОрбиКрафт
Подсистемы конструктора
Инструкции по работе с ОрбиКрафт
Уроки
Лабораторная оснастка
Знакомство с Arduino
Полезная нагрузка на базе Arduino
Обратная связь
Новости
Это старая версия документа!
Конструктор «ОрбиКрафт» вместе с комплексом имитаторов космической среды «Терра» является комплексом полунатурного моделирования, предназначенным для обучения школьников и студентов основам разработки, проектирования, сборки, испытаний и эксплуатации космического аппарата.
Главная особенность: вместо того, чтобы разрабатывать отдельные системы и углубляться в их детальное устройство, комплекс в целом и конструктор в частности позволяет сделать упор на системное проектирование космического аппарата в целом и быстрое получение результата - работающего прототипа.
В набор комплекса входят:
Функциональный макет спутника (собираемый из конструктора «ОрбиКрафт» объект) может содержать:
—-
Комплекс имитаторов космической среды «Терра» включает в себя:
Имитатор Земли - земной глобус, обеспечивающий:
Спутник «летит по околоземной орбите», а по сути - висит на нити в имитируемом «геомагнитном» поле (внутри токовой рамки) и поворачивается в горизонтальной плоскости на нити - или свободно, или под действием бортовой системы управления, запрограммированной пользователем - в то время, как глобус Земли перед ним равномерно вращается, имитируя движение аппарата по экваториальной орбите. Требуемый для съемки участок поверхности глобуса в районе экватора глобуса рано или поздно оказывается перед повешенным аппаратом, и задача системы управления спутника - к этому моменту сориентировать и стабилизировать спутник на подвесе, направив поле зрения камеры с необходимой точностью на интересующий участок, снять его и затем передать данные съемки «на Землю» пользователю, сопровождая эту возможность ориентацией лазерной указки на требуемый «наземный» пункт приема.
Управление Глобусом осуществляется через порт USB ПК, в задачи которого входит управление вращением глобуса, а также управление сетью «наземных» (на поверхности глобуса) центров приема и обработки телеметрии (НИП), а также «поверхностных» центров приема высокоскоростной информации. Эти центры размещены на поверхности «Земли» в заранее известных, заданных и неизменных во времени географических точках.
Условия связи с «Землей» по телеметрической и телекомандной радиолинии имитируются путем расчета, когда тот или иной НИП на поверхности глобуса находится в зоне геометрической радиовидимости с подвешенным на струне бортом, и выдачи соответствующей команды на включение или выключение радиоприемника этого наземного пункта. После включения наземный пункт по умолчанию находится в режиме приема данных телеметрии.
Условия передачи данных с борта на «Землю» (фотоприемник на поверхности глобуса) по высокоскоростному каналу связи имитируются с использованием засветки и удержания бортовым лазерным лучом указки заданного маркера на поверхности вращающегося глобуса. Факт засветки фотодиода на поверхности глобуса в течение заданного интервала времени является признаком нормальной ориентации «борта» на «Землю», после чего данные с борта передаются по обычному каналу Wi-Fi все время, пока светодиод ВЧ-передатчика подсвечивает необходимый маркер.
Основные характеристики глобуса:
Характеристики системы управления глобусом:
Все геометрические параметры глобуса, кинематические параметры его вращения согласованы с возможностями динамической системы бортовой системы управления макета спутника (быстродействие, точность, число степеней свободы, время непрерывной работы)], а также с возможностями бортовой полезной нагрузки (поле зрения, время экспозиции, условия освещенности, скорость передачи данных), используемой в составе макета для получения специальной информации.
Имитатор Солнца – источник света, обеспечивающий пучок света, по ряду характеристик схожий с солнечным, с целью воздействия на систему ориентации макета, а также на условия съемки участков глобуса камерой, установленной в составе макета спутника.
Основные параметры имитатора:
Имитатор Солнца должен быть включен пользователем перед началом проведения эксперимента и отключен после проведения эксперимента вручную с использованием обычного выключателя.
Имитатор магнитного поля Земли – замкнутый соленоид (кольцо Гельмгольца), предназначенный для создания управляемой величины магнитного потока, направленного сквозь вертикально установленную его плоскость (рабочую плоскость). Такая рамка играет роль упрощенного одноосного имитатора магнитного поля Земли.
Токовая рамка устанавливается на пол и обеспечивает возможность размещения на нити конструктора ОрбиКрафт так, чтобы его центр масс был размещен в рабочей плоскости – экваториальной плоскости глобуса, на высоте примерно 80 см от пола, и обеспечивалось его неограниченное свободное вращение.
Основные характеристики соленоида:
Функциональный макет «спутника», собранный из набора и запрограммированного пользователем, подвешивается на нити, после чего его слегка закручивают на нити и отпускают, позволяя макету совершать плоские крутильные колебательные движения.
В зависимости от решаемой спутником задачи, набора датчиков определения ориентации, состава и компоновки основных систем и полезной нагрузки, а также прошитого программного обеспечения «спутник» должен стабилизировать свое вращение на подвесе (остановиться), затем развернуться к «Земле» одной из своих боковых поверхностей и сделать фотографию заданного участка бегущей «земной» поверхности.
Вариативность задач определяется разными критериями успеха – максимальное быстродействие, различные алгоритмы наведения, точность наведения, простота и скорость реализации, минимум использованных в компоновке бортовых приборов, максимум передаваемой с борта информации и т.д.
Общий вид собранного комплекса и классическая схема установки комплекса имитаторов космической среды «Терра» и конструктора «ОрбиКрафт» в его составе.