О лаборатории

Задача защиты бортовой радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов (БРЭА КА) от поражающих факторов электризации похожа на философскую задачу об Ахиллесе и черепахе. Примерно 50 лет тому назад человечество начало осваивать геостационарную орбиту. Эта орбита находится на высоте 6,7 радиуса Земли, прямо над экватором и примечательна тем, что угловая скорость вращения КА совпадает с угловой скоростью вращения Земли. Поэтому КА на этой орбите не смещается относительно выбранной на Земле точки. Такая особенность этой орбиты привлекательна для спутников связи, навигации, военных и других КА. На этой единственной такого рода орбите подобных спутников великое множество.

При освоении этой орбиты исследователи столкнулись с ранее не встречавшимся явлением электризации космических аппаратов. Поражающие факторы электризации очень быстро выводили из строя электронные системы КА. Борьба с негативными факторами этого явления очень похожа на задачу Зенона об Ахиллесе и черепахе. Одна группа ученых разрабатывает меры защиты электронных средств КА от факторов электризации и уже почти добивается успеха. Другая группа ученых занята повышением функциональности электронных средств КА за счет микро- (а теперь уже нано-) миниатюризации элементов электронных средств, снижения их энергопотребления. Отрицательным следствием деятельности ученых второй группы является повышение чувствительности электронных средств к факторам электризации. Вновь ученые первой группы…, и уже почти добиваются успеха, в то время как ученые второй группы…. Некоторые философы считают, что задача Зенона строго не решена до сих пор.

Можно сказать вполне ответственно, что задача обеспечения стойкости электронных средств КА к поражающим факторам электризации также пока не решена ни одной космической державой.

Для окончательного решения этой задачи в МИЭМ НИУ ВШЭ разработана радиационно-индуцированная методика времени пролета, использующая пучки моноэнергетических электронов в диапазоне энергий от 1 до 50 кэВ, которая позволила существенно расширить экспериментальные возможности изучения транспорта носителей заряда в неупорядоченных органических системах и установить тот факт, что в действительности транспорт носителей заряда в большинстве молекулярно допированных полимеров (МДП) является неравновесным.

Однако эта, отличная от ранее общепринятой точки зрения, до настоящего времени не получила полного и прямого экспериментального подтверждения. Ответ на этот вопрос позволит перейти к изготовлению прецизионных полимерных изделий микро и нано электроники и решить проблему обеспечения устойчивости электронных средств КА к поражающим факторам электризации. Поэтому проблема решаемая УИЛ ФБКАиС представляется достаточно актуальной.

Цель научного исследования, которое проводится в УИЛ ФБКАиС: на основании экспериментально-теоретических исследований установить истинный механизм и параметры транспорта носителей заряда в молекулярно допированных полимерах и получить ответ на вопрос: транспорт носителей заряда в МДП является нормальным (гауссовым) или дисперсионным (негауссовым) или какова степень проявления того или другого типа транспорта в каждом конкретном полимерном или композиционном материале. На основании этих фундаментальных исследований решить проблему обеспечения устойчивости электронных средств КА к поражающим факторам электризации.

На базе Учебно-исследовательской лаборатории ФБКАиС МИЭМ в 2015 году были открыты направление: Центр управления полетами малыми космическими аппаратами с рабочей группой по созданию аппаратно-программного комплекса в области космических технологий и лаборатория проектирования малых космических аппаратов с использованием уникального испытательного стенда полунатурного моделирования и разработки микроспутников.

Деятельность лаборатории открывает возможность привлечения научно-педагогическими работниками талантливых студентов и молодых преподавателей в проекты аэрокосмической направленности, деятельность по развитию проектов в области учебной и научно-исследовательской кооперации с ведущими зарубежными научно-образовательными центрами.

В УИЛ ФБКАиС находится комплекс имитаторов космической среды «Терра». Данный комплекс предназначен для проведения экспериментов с моделями спутников, собранных из конструктора «ОрбиКрафт».

Для выполнения практико-ориентированных задач функционального тестирования МКА УИЛ ФБКАиС оснащена лабораторным стендом полунатурного моделирования.

Стенд полунатурного моделирования позволит провести верификацию разработанных сотрудниками Лаборатории математических моделей с учетом их программно-аппаратной реализации, с учетом характеристик датчиков и исполнительных элементов систем управления, близких по характеристикам к реально эксплуатируемым и перспективным бортовым служебным спутниковым системам и, как следствие, разработать методику функционального тестирования космических аппаратов.

Цель научного исследования, которое проводится в ЦУП УИЛ ФБКАиС: на основании экспериментально-теоретических исследований разработка аппаратно-программных средств для создания и поддерживания собственного спутника НИУ ВШЭ.

В данный момент ведется активная работа над такими проектами как:  исследование алгоритма демпфирования угловой скорости при помощи магнитных катушек, разработка оптимальной структурной схемы бортовой вычислительной машины на основе анализа методов борьбы со сбоями в результате факторов космического пространства, моделирование работы КА по заранее созданному полетному плану для проверки корректности его работы, адаптация метода передачи данных CCSDS для высокоскоростного передатчика, разработка программного обеспечения для анализа надежности макета малого космического аппарата на основании анализа последствий и критичности отказов, разработка программно-аппаратного комплекса для имитации сбоев малого космического аппарата, разработка внешнего вида графического интерфейса центра управления полетами МИЭМ НИУ ВШЭ, на основании аналитического обзора существующих Центров управления полетами,  разработка концепции развития Центра управления полетами МИЭМ НИУ ВШЭ. Данные проекты реализуются студентами МИЭМ НИУ ВШЭ, которые обучаются на различных образовательных программах. В состав проектной команды МИЭМ НИУ ВШЭ входят как студенты бакалавриата, так магистры и аспиранты. В рамках работы в лаборатории УИЛ ФБКАиС обучающиеся получают опыт работы с реальными космическими системами, участвуют в его разработке и тестировании различных программ.