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 →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.
10×10×10 см — базовый блок
Два блока в стеке — больше места для приборов
Самый распространённый размер у студенческих команд
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.
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.
void loop() {
digitalWrite(LED_PIN, HIGH);
delay(500);
digitalWrite(LED_PIN, LOW);
delay(500);
}
Учим схему замечать происходящее
Мигающий светодиод — это выход. Спутнику также нужны входы — датчики, превращающие физическую величину в напряжение, которое может считать микроконтроллер.
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.
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
ПАРАЛЛЕЛЬНО — ТОКИ СКЛАДЫВАЮТСЯ
Спутник, который не может говорить, — просто космический мусор
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.
Ремонтная машина на орбиту не поедет
От макетной платы на столе — до попутного запуска на орбиту
Каждый из этих шагов можно реально начать уже в эти выходные.