«Самый компактный в мире» радиопередатчик для пикоспутников создали в России
Миниатюрный передатчик для малых спутников
Специалисты самарского университета имени Королева разработали проект высокоскоростного радиопередатчика, предназначенного для сверхмалых космических спутников, известного как пикоспутники. Вузы сообщили, что это устройство является самым легким и компактным в своем классе.
Как отмечает Сергей Ивлев, инженер из Передовой инженерной аэрокосмической школы (ПИАШ) Самарского университета и руководитель проекта, подобный радиопередатчик может значительно увеличить пропускную способность радиоканала спутника, позволяя передавать гораздо больше данных в сравнении с существующими решениями для платформ сверхмалых спутников, таких как PocketQube или TinySat.
Предполагается, что передатчик будет функционировать в S-диапазоне, который используется для наземной и спутниковой связи. Он обеспечит выходную мощность в 30 dBm (1 Вт), с центральной несущей частотой 2,45 ГГц и использует метод модуляции FLRC. Специально разработанное программное обеспечение обеспечит адаптацию устройства к меняющимся условиям космической среды и позволит осуществлять удаленные обновления прошивки как передатчика, так и самого спутника.
Закончить работу над отдельными узлами устройства, отладку ПО, изготовить и испытать предсерийные образцы планируется до лета 2025 года. Проект получил финансовую поддержку Фонда содействия инновациям в виде гранта в размере одного млн рублей.
Область применения
Задача была сложной, рассказали ученые. Миниатюрные космические аппараты обычно состоят из одного или двух «кубиков» размерами всего 5х5х5 см, при этом прибор должен обладать достаточной мощностью и высокой скоростью передачи данных. Все его компоненты уместятся на электронной плате размером меньше половинки банковской карты — четыре на четыре см, а общий вес устройства не превысит 15 гр.
Спутники «карманного» размера позволяют резко удешевить стоимость космических программ и их продуктов, например, данные дистанционного зондирования Земли. Изобретение самарских ученых можно использовать и для других целей.
Завершение разработки отдельных компонентов устройства, а также отладка программного обеспечения, изготовление и тестирование предсерийных образцов намечено до лета 2025 года. Проект получил финансовую помощь от Фонда содействия инновациям, который выделил грант в размере одного миллиона рублей.
Область применения
Задача оказалась непростой, поделились ученые. Миниатюрные космические аппараты обычно имеют всего один или два «кубика» размером 5х5х5 см, при этом устройство должно обеспечивать достаточную мощность и высокую скорость передачи данных. Все его компоненты помещаются на электронной плате размером меньше половины банковской карты — 4 на 4 см, а общий вес аппарата не превысит 15 граммов.
Спутники «карманного» формата позволяют значительно сократить затраты на космические программы и получаемые от них данные, например, в области дистанционного зондирования Земли. Разработка самарских ученых также может найти применение в других сферах.
«Если, например, запустить на орбиту целую группу пикоспутников, укомплектованных подобными передатчиками, это создаст возможность для развертывания сети спутниковых интернет-устройств на Земле. Такой передатчик будет также эффективен для различных наземных агрегатов, нуждающихся в передаче больших объемов данных по радиоканалу при минимальных размерах и весе оборудования, как, например, квадрокоптеры», — отметил Ивлев.
Он добавил, что уже достигнута договоренность с одной из российских частных космических компаний о включении этой разработки в проект перспективной спутниковой платформы, предназначенной для создания орбитальной группировки сверхмалых спутников, которые будут обслуживать абонентов на поверхности Земли и передавать данные с удаленных устройств.
Что касается технических характеристик, пикосаттелитный передатчик из Самары сможет достигать максимальной скорости передачи до 1,2 Мбит с возможностью наращивания до 2 Мбит. Хотя для обычных пользователей интернета это немного, для космоса и миниатюрных пикоспутников такая скорость вполне приемлема, сообщает университет. Обычно на таких спутниках монтируют менее мощные и медленные передатчики, обеспечивающие скорость передачи, не превышающую десятков килобит в секунду.
Самарские ученые не смогли найти доступные коммерческие аналоги своей разработки.
«Мы проводили сравнительный анализ характеристик нашего передатчика с данными известных зарубежных высокоскоростных систем, предназначенных для использования на спутниках большего формата, чем пикоспутники, таких как CubeSat. В частности, мы исследовали радиопередатчики, такие как S-Band-Transmitter болгарской компании EnduroSat, TX S-Band голландской компании ISIS и TX-2400 британской Clyde Space. Результаты тестирования подтвердили, что наша система окажется самой легкой и компактной. Например, по весу она будет почти в пять раз легче самого легкого передатчика TX-2400, который весит 70 граммов. Однако ключевым моментом является то, что благодаря использованию современных компонентов и интегрированных технологий такой передатчик сможет эффективно функционировать даже на крошечных спутниках с крайне ограниченными энергетическими возможностями», — отметил Ивлев.