ASSEMBLY — TECHNICAL FIELD GUIDE / ТЕХНИЧЕСКИЙ СПРАВОЧНИК
PHASEGETTING STARTED
MODULE—
STATUS—
РИС. 00 — ОТ МИГАЮЩЕГО СВЕТОДИОДА ДО НАСТОЯЩЕГО АППАРАТА УРОВЕНЬ: НАЧИНАЮЩИЙ

СБОРКА
СОБЕРИ СВОЙ КУБСАТ С НУЛЯ

Десять глав, начинающихся с одного Arduino и мигающего светодиода, постепенно выстраивающих понимание электроники, которое действительно нужно, — и заканчивающихся разобранным, кликабельным видом всех систем внутри настоящего 10-сантиметрового спутника. Пролистайте вниз, чтобы начать.

НАЧАТЬ — ГЛАВА 01 →
CH.01 / 10 — ЧТО ТАКОЕ КУБСАТ

Спутник, стандартизированный до размера куба

Кубсат — это спутник, построенный из стандартных блоков 10×10×10 см, называемых «U». Один U — минимальный блок; два или три можно составить в 2U- или 3U-спутник. Стандарт существует, чтобы огромное множество студенческих, любительских и профессиональных спутников могли использовать одно и то же пусковое оборудование и механизм развёртывания, — именно эта стандартизация делает постройку собственного спутника хоть сколько-нибудь реалистичной задачей.

Этот справочник выстраивает знания об электронике с нуля, а затем разбирает каждую систему, необходимую настоящему 1U-кубсату, — конструкцию, питание, вычисления, датчики и связь, — прежде чем показать, как выглядит реальная первая сборка.

1U

10×10×10 см — базовый блок

2U

Два блока в стеке — больше места для приборов

3U

Самый распространённый размер у студенческих команд

CH.02 / 10 — ЭЛЕКТРИЧЕСТВО В ТРЁХ ИДЕЯХ

Напряжение толкает, сопротивление сопротивляется, ток течёт

Три величины описывают почти любую простую цепь. Напряжение — это электрический «толчок», то, насколько сильно электроны продавливаются по контуру. Ток — сколько электронов реально проходит через точку за секунду. Сопротивление — то, что противодействует этому потоку, включая резистор, который вы намеренно добавляете для защиты компонента вроде светодиода.

Закон Ома связывает все три величины. Потяните ползунки и посмотрите, как реагируют ток и светодиод.

НАПРЯЖЕНИЕ (В)5.0 V
СОПРОТИВЛЕНИЕ (Ом)220 Ω
I = V / R
22.7 mA
CH.03 / 10 — ВАША ПЕРВАЯ СХЕМА

Arduino, резистор, светодиод, четыре провода

Arduino — небольшая плата с микроконтроллером: крошечным компьютером, способным включать и выключать свои выводы под управлением программы. Подключите светодиод и резистор к одному цифровому выводу и земле — и вы получите простейшую полную схему в электронике: замкнутый контур, которым может управлять микроконтроллер.

Именно эта схема — микроконтроллер, включающий и выключающий компонент по таймеру, — прямой предок того, как кубсат мигает индикатором состояния, срабатывает механизм развёртывания или «будит» датчик.

// мигает светодиодом раз в секунду
void loop() {
  digitalWrite(LED_PIN, HIGH);
  delay(500);
  digitalWrite(LED_PIN, LOW);
  delay(500);
}
CH.04 / 10 — ДАТЧИКИ И ВХОДНЫЕ СИГНАЛЫ

Учим схему замечать происходящее

Мигающий светодиод — это выход. Спутнику также нужны входы — датчики, превращающие физическую величину в напряжение, которое может считать микроконтроллер.

CH.05 / 10 — МОЗГ: ЛЮБИТЕЛЬСКАЯ ПЛАТА И БОРТОВОЙ КОМПЬЮТЕР

Тот же принцип, совсем другие гарантии

Arduino — идеальное место, чтобы освоить логику, которую использует любой бортовой компьютер (OBC), — но настоящий полётный OBC должен пережить радиацию, перепады температур и полную изоляцию от техника-ремонтника.

CH.06 / 10 — ПИТАНИЕ: СОЛНЕЧНЫЕ БАТАРЕИ И АККУМУЛЯТОРЫ

Соединяйте элементы ради напряжения — или ради тока

Соедините солнечные элементы последовательно (друг за другом) — и их напряжения складываются, а ток остаётся таким же, как у одного элемента. Соедините их параллельно (бок о бок) — и всё наоборот: напряжение остаётся прежним, а токи складываются. Реальные солнечные панели кубсатов комбинируют оба способа, настроенные на зарядку конкретной батареи при конкретном напряжении.

Небольшая бортовая батарея — обычно литий-ионная — накапливает заряд на примерно 35 минут из каждого 90-минутного витка, проведённых в тени Земли, когда солнечные панели вообще ничего не вырабатывают.

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО — НАПРЯЖЕНИЯ СКЛАДЫВАЮТСЯ

+−+−+3×2V = 6V

ПАРАЛЛЕЛЬНО — ТОКИ СКЛАДЫВАЮТСЯ

3×0.5A = 1.5A
CH.07 / 10 — СВЯЗЬ: ПЕРЕДАЧА ДАННЫХ НА ЗЕМЛЮ

Спутник, который не может говорить, — просто космический мусор

CH.08 / 10 — УСТРОЙСТВО 1U-КУБСАТА

Все системы из этого справочника — собранные в один куб

Потяните ползунок, чтобы разъединить стек, затем щёлкните по любой плате, чтобы узнать, что она делает, — и из какой главы она пришла.

РАЗБОРКА0%
CH.09 / 10 — ИСПЫТАНИЯ ПЕРЕД ЗАПУСКОМ

Ремонтная машина на орбиту не поедет

CH.10 / 10 — ВАШ ПУТЬ К СБОРКЕ

От макетной платы на столе — до попутного запуска на орбиту

Каждый из этих шагов можно реально начать уже в эти выходные.