«ArgoMoon»



ArgoMoon продемонстрирует способность выполнять операции в непосредственной близости от ICPS. Кроме того, этот CubeSat будет тестировать возможности оптической связи между CubeSat и Землей

16.11.2022 6:47.44 - старт 16.11.2022 10:28 - отделился от РН пролёты Луны с фотографированием

Вики:
ArgoMoon - это наноспутник, который в рамках миссии НАСА Artemis 1 выйдет на гелиоцентрическую орбиту во время первого полета космической системы запуска и космического корабля Orion в 2021 году. Спутник имеет размеры обувной коробки (12 см x 24 см x 36 см) в терминах CubeSat, это 6U.
Цель миссии ArgoMoon - предоставить НАСА информацию о правильных операциях ракеты-носителя с помощью фотографий. Когда от второй ступени будут отделены кубсаты, он больше не сможет связываться с землей. Полет ArgoMoon в составе миссии Artemis-1 также даст возможность испытать нанотехнологии во враждебной среде глубокого космоса. ArgoMoon будет выполнять свои операции с использованием запатентованного программного обеспечения для автономной навигации.
Космическая капсула Orion MPCV является основной полезной нагрузкой Artemis 1 . Основное внимание миссии Artemis 1 уделяется демонстрации операций SLS и Orion. Орион будет отправлен SLS по транслунной траектории, и он будет летать вокруг Луны, проверяя работу капсулы в соответствии с будущей траекторией полета с экипажем. Отсутствие груза открыло возможность для нескольких маломассивных CubeSats (класс наноспутников) быть включенными в миссию в качестве вспомогательной полезной нагрузки.
В сентябре 2015 года НАСА открыло тендер на участие в миссии по проектированию 13 наноспутников (6U по стандартам CubeSat). Среди предложений, оцененных Итальянским космическим агентством, Европейским космическим агентством и, наконец, НАСА, предложение Argotec было одним из выбранных космических аппаратов. ArgoMoon будет единственным европейским спутником, который примет участие в миссии.
Согласно документам SLS, которые НАСА приложило к отчёту, инженеры Argotec заметили неспособность второй ступени РН отправлять телеметрию во время фазы выпуска CubeSat, которая происходит через несколько часов после выпуска основной полезной нагрузки: капсулы Орион. Именно эта проблема послужила поводом для предложения спутника, способного делать фотографии и обеспечивать инспекцию для подтверждения успеха операций.
Перед тем, как попасть на гелиоцентрическую орбиту из-за пролета Луны, ArgoMoon выполнит маневр, чтобы выйти на геоцентрическую орбиту. Вторая часть миссии продлится несколько месяцев до естественного гибели КА. В течение этих месяцев спутник будет собирать телеметрию, подтверждающую валидацию нанотехнологий, на борту платформы во враждебной среде глубокого космоса. До сих пор спутники CubeSat в основном предназначались для миссий по наблюдению Земли, когда спутники естественным образом защищены от излучения магнитным полем Земли.
ArgoMoon будет иметь гибридную двигательную установку, двигатели на монотопливе и холодном газе для обеспечения ориентации и орбитального маневрирования.
Первичная силовая установка: для поддержания орбиты во время ближнего полета и для изменения орбиты для пролета Луны;
Вторичная тяга: в качестве исполнительного механизма для закона управления ориентацией, поскольку спутник слишком далеко от Земли, чтобы использовать магнитное поле Земли. Еще одна особенность ArgoMoon - использование радиационно-стойких компонентов. Отсутствие защиты, обеспечиваемой магнитосферой, требует выбора компонентов, которые были спроектированы и испытаны на устойчивость к излучению. Чтобы предоставить подробные фотографии миссии, ArgoMoon оснащен камерой с узким полем обзора для получения инспекционных фотографий. Эта оптическая полезная нагрузка поддерживается другим устройством с широким полем зрения для передачи изображений на бортовой компьютер, где программное обеспечение обработки изображений обрабатывает их для выполнения автономной навигации и точного наведения на цель.
В сентябре 2015 года компания Argotec передала НАСА предложение ArgoMoon. Предложение было рассмотрено и одобрено ASI, ESA, а затем NASA. Проект координируется Итальянским космическим агентством, и запуск спутника планируется в качестве вспомогательной полезной нагрузки миссии Artemis 1.
Инженеры Argotec работали над определением целей и этапов миссии, анализом миссии и конфигурацией спутника. Подсистема электропитания, бортовой компьютер и бортовое программное обеспечение также спроектированы и разработаны Argotec, включая программное обеспечение для обработки изображений для распознавания и наведения цели.
При выборе поставщиков компонентов или агрегатов предпочтение отдавалось европейским компаниям, если таковые имеются. Сайт
Итальянская компания Argotec SrI из Турина строит ArgoMoon CubeSat в рамках внутреннего процесса проверки и утверждения ASI. ArgoMoon станет первым наноспутником, который будет выпущен ICPS, второй ступенью SLS: он станет свидетелем этой исторической миссии НАСА, предоставив, среди прочего, важную фотографическую информацию о миссии EM-1. ArgoMoon продемонстрирует способность выполнять операции в непосредственной близости от ICPS, который отправит Орион на его лунную траекторию. Он также должен записывать изображения ICPS для исторической документации и предоставлять ценные данные миссии по развертыванию других CubeSat. Кроме того, этот CubeSat должен проверить возможности оптической связи между CubeSat и Землей.
Цели миссии: Основная цель миссии - сделать подробные фотографии второй ступени SLS: фотографии будут собираться ArgoMoon во время фазы маневрирования сближения, что также позволит проверить алгоритм отслеживания, разработанный Argotec. После этого орбитальные маневры переместят спутник на геоцентрическую высокоэллиптическую орбиту, апогей которой достаточно высок, чтобы можно было пролетать мимо и получать изображения Луны и окружающей среды.
Первая проблема, с которой столкнется ArgoMoon после развертывания с ICPS, - это стабилизация собственного положения и запуск ближнего полета вокруг ICPS. Во время этой фазы миссии ArgoMoon распознает и укажет вторую ступень SLS, используя автоматический и сложный программный алгоритм. Целеуказание ICPS необходимо для сбора подробных инспекционных съемок второй ступени SLS, чтобы подтвердить успех операций и предоставить научному сообществу историческую информацию о миссии.
В конце этой фазы ArgoMoon выполнит маневр, чтобы двигаться по геоцентрической орбите с высоким эксцентриситетом и апогеем, близким к расстоянию до Луны. Вторая часть этой миссии продлится несколько месяцев. В течение этих месяцев спутник будет собирать изображения системы Земля-Луна и проверять нанотехнологии на борту платформы во враждебных условиях глубокого космоса.
ArgoMoon был разработан для работы в глубоком космосе, для фотографирования поверхности Луны и Земли, выполнения несколько маневров и связи с Землей на больших расстояниях.
ArgoMoon - это CubeSat размером 6U и массой около 14 кг, оснащенный следующими подсистемами:
• Полезная нагрузка (PL) имеет две независимые в эксплуатации оптики, которые позволяют максимизировать эффективность отслеживания, сохраняя при этом высокую точность детализированных изображений.
• Дальномер (RF) контролирует расстояние до цели, чтобы сохранить запас прочности



Внутренняя конфигурация ArgoMoon
• Настраиваемая EPS (электрическая подсистема питания) управляет мощностью, вырабатываемой SPA (массива солнечных панелей) и сохраняемой в батарее.
• Подсистема MiPS (Micro Propulsion Subsystem) способна изменять орбиту спутника и обеспечивать реактивный контур, используемый для ориентации.
• ADCS (подсистема управления определением ориентации) состоит из звездного трекера, двух солнечных датчиков и реактивных колес для управления ориентацией спутника и обеспечения высокой производительности наведения.
• Подсистема TMTC (телеметрия и связь) кодирует данные благодаря бортовой радиостанции, а затем передает телеметрию и данные через разные антенны, расположенные как вверху, так и внизу спутника.
• Настроенный OBC (бортовой компьютер) может контролировать и отслеживать деятельность различных подсистем, а также размещать и управлять алгоритмом распознавания изображений.
Все подсистемы спроектированы таким образом, чтобы выдерживать тепловые, радиационные и эксплуатационные нагрузки, которые обычно возникают в глубоком космосе.
Подсистема Payload представляет собой новую разработку, адаптированную для миссии ArgoMoon, которая должна соответствовать доступному весу и объему, которая была допущена к полетам в глубоком космосе. Он состоит из 2 оптических камер с различными полями обзора (FoV) для съемки желаемой цели (ICPS, Луны и Земли) и дальномера для измерения ее относительного расстояния от ICPS во время маневров сближения.
Конфигурация с несколькими оптиками с разным полем зрения оптимизирует отслеживание системы, сохраняя высокое разрешение изображений с больших расстояний. Камера с широким полем обзора может захватывать большую часть неба и, таким образом, быстро сканировать пространство вокруг спутника в поисках цели. После захвата цели OBC отправит в ADCS команду нацелить спутник, чтобы центрировать цель на изображении. Когда спутник стабилизируется по отношению к цели, камера с узким полем зрения, которая работает как телескоп, сможет делать подробные снимки объекта с различным разрешением в зависимости от расстояния. Учитывая размеры ICPS около 5 метров в диаметре, разрешение фотографий составляет 1 пиксель/см на расстоянии 100 метров.
Полезные нагрузки работают в гарантированном видимом спектре благодаря покрытию линз, которое фильтрует нежелательные частоты. Каждая оптика оснащена высокоскоростным датчиком изображения CMOS с разрешением 4096x3072 пикселей, управляемым специальной электроникой, которая может обрабатывать изображение в различных форматах (RAW, GreyScale, RGB) в соответствии с командами от OBC и в зависимости от потребностей миссии.
RF также является частью PL и важен для оценки расстояния от цели, чтобы соблюдать ограничения безопасности, установленные НАСА, которое установило запретную зону ниже 100 метров от ICPS. Этот компонент может без проблем измерять расстояния до 5 км с разрешением 0,1 м.
Учитывая характер миссии и оптическую природу полезной нагрузки, программное обеспечение для получения изображений, реализованное в OBC, является ключевым компонентом спутника. Алгоритм выполняет 3 последовательных шага:
Первая часть программного обеспечения способна распознавать присутствие объекта в поле зрения и приблизительно наводить спутник на цель. Второй алгоритм может выполнять точное наведение при наведении на ICPS и, при необходимости, распознавать различные цели (Земля или Луна), в то время как третья часть программного обеспечения может распознавать сцену и подтверждать, что ICPS находится в поле зрения. С этого момента спутник начнет сеанс съемки, делая снимки с высоким разрешением, которые будут выбраны и переданы на Землю. При необходимости программное обеспечение также способно распознавать Землю и Луну по изображениям и получать дополнительную информацию о своем положении для питания подсистемы навигации и управления ориентацией.
Подсистема движения: гибридная система MiPS (Micro Propulsion Subsystem) компании VACCO сочетает в себе движение на зеленом монотопливе и холодном газе в единой системе для обеспечения ориентации и орбитального маневрирования. В программе Argotec ArgoMoon используется гибридная силовая установка VACCO для достижения высоких уровней общего импульса в ограниченном объеме для выполнения требований миссии.

MiPS

VACCO ArgoMoon MiPS имеет размер примерно 1,3U плюс емкость и использует один зеленый двигатель подруливающего устройства 100 мН для выработки 783 Н · с общего импульса, который обеспечивает 56 м / с ?V для 14 кг CubeSat. Четыре двигателя на холодном газе мощностью 25 мН развивают общий импульс 72 Нс. Каждое подруливающее устройство независимо работает для выполнения маневров ?V и ACS (система управления ориентацией) с помощью встроенного микропроцессорного контроллера.
• Встроенный коллектор управления жидкостью из титана и клапаны космического класса с низким коэффициентом трения
• Вся сварная конструкция бака содержит 420 г топлива и 215 г сжатого газа.
• Встроенный микроконтроллер и интерфейс RS-422 позволяют выполнять команды высокого уровня с главного космического корабля.
• Низкое энергопотребление менее 1 Вт для контроля работоспособности и состояния
• Легко настраивается для различных видов топлива.
- ADN зеленый (LMP-103S)
- Air Force зеленый (AF-M315E)
• Производительность: 692 нс/л
• Сухая масса MiPS = 1,430 кг Макс; общая масса (95% заполнения при 10°C) = 2,065 кг Макс.
• Рабочая мощность двигателя: 4,3 Вт макс .; мощность в режиме ожидания: 1 Вт макс.
Таким образом, ArgoMoon 6U CubeSat разрабатывается компанией Argotec для Итальянского космического агентства в качестве европейского вклада в миссию NASA SLS EM-1. В настоящее время программа находится на продвинутой стадии: проект ArgoMoon был консолидирован, и производство наземной уменьшенной модели для функциональных испытаний сопровождается сборкой и испытанием летной модели. Надежность конструкции и надлежащие поля подтверждаются текущими экспериментальными проверками.

https://dzen.ru/a/Y6idPkl9f0jVesIJ
КА отделился от переходного отсека 2 разгонной ступени "SLS" через 3 ч 40 мин после старта 16 ноября 2022 года. Вышел на связь через несколько минут после отделения. Но о том есть ли фото разгонной 2 ступени ICPS полученное им неизвестно. Зато есть шикарные фото Земли и Луны (во время сближения), план - аппарат несколько раз сближается с Луной и в итоге уходит на гелиоцентрическую орбиту.



Фото Земли от ArgoMoon



Обратная сторона Луны



Район у кратера Джексон с лучевой структурой на поверхности обратной стороны Луны с большим разрешением