Полёты в космос
<<  Радиоизотопная батарея нового типа ВЭРИИТ для космических приложений Космическая валеология. Цикличность природных и организменных процессов. Астробиоритмология и здоровье  >>
Концептуальные подходы к созданию перспективных космических систем А.А
Концептуальные подходы к созданию перспективных космических систем А.А
1. Малоразмерные спутники – это прорывная технология, которая меняет
1. Малоразмерные спутники – это прорывная технология, которая меняет
«Главный недостаток больших спутников – попытка решать проблемы
«Главный недостаток больших спутников – попытка решать проблемы
4
4
5
5
Законы физики для увеличения пространственного разрешения требуют
Законы физики для увеличения пространственного разрешения требуют
7
7
8
8
9
9
10
10
11
11
12
12
13
13
Распределенная апертура
Распределенная апертура
Система F6 предложена офисом программ тактических технологий DARPA для
Система F6 предложена офисом программ тактических технологий DARPA для
Создав F6, DARPA собирается продемонстрировать возможность
Создав F6, DARPA собирается продемонстрировать возможность
17
17
18
18
Известны как спутники 6 дневной готовности
Известны как спутники 6 дневной готовности
20
20
Коммерчески доступные технологии – закон Мура прогнозирует для малых
Коммерчески доступные технологии – закон Мура прогнозирует для малых
22
22
Массовый рынок – портальный бизнес
Массовый рынок – портальный бизнес
24
24
25
25
26
26
27
27
Общая компьютерная мощность составляет 5000 PCs (1000 in 2012)
Общая компьютерная мощность составляет 5000 PCs (1000 in 2012)
Вся Земля постоянно доступна для обзора = Программирование не
Вся Земля постоянно доступна для обзора = Программирование не
Многоплоскостная группировка Солнечно-синхронная орбита (14+93/104)
Многоплоскостная группировка Солнечно-синхронная орбита (14+93/104)
Спасибо за внимание
Спасибо за внимание

Презентация на тему: «Технология создания демонстрации». Автор: Alexey. Файл: «Технология создания демонстрации.ppt». Размер zip-архива: 7161 КБ.

Технология создания демонстрации

содержание презентации «Технология создания демонстрации.ppt»
СлайдТекст
1 Концептуальные подходы к созданию перспективных космических систем А.А

Концептуальные подходы к созданию перспективных космических систем А.А

Романов, д.т.н., профессор

1

Открытое акционерное общество «российские космические системы»

Доклад на семинаре "Перспективные компьютерные системы: устройства, методы и концепции", Таруса, 3 марта 2011 г.

2 1. Малоразмерные спутники – это прорывная технология, которая меняет

1. Малоразмерные спутники – это прорывная технология, которая меняет

мировую экономику космической деятельности 2. Информационный сетевой обмен в космосе – путь к виртуальному космическому аппарату 3. e-CORCE – новый подход к получению данных ДЗЗ

2

Содержание доклада

3 «Главный недостаток больших спутников – попытка решать проблемы

«Главный недостаток больших спутников – попытка решать проблемы

завтрашнего дня с помощью вчерашних технологий» Owen Brown, DARPA Project Manager

3

Иерархия размерного ряда спутников

4 4

4

Тренд пространственного разрешения следует закону Мура

5 5

5

Но не только пространственное разрешение

6 Законы физики для увеличения пространственного разрешения требуют

Законы физики для увеличения пространственного разрешения требуют

увеличения апертуры оптики

Размеры оптической системы для высокого пространственного разрешения с приемлемой ФПМ, отношением сигнал-шум и полосой захвата требуют очень больших апертур «Предел для микроспутников (200 кг) с обычной оптикой возможно составляет 0.5 м GSD» Professor Martin Sweeting, SSTL President

6

Может ли это продолжаться бесконечно?

7 7

7

Что дальше: спутники DMC высокого разрешения

Камера высокого разрешения ? 1,8м GSD Pan ? 3 м 4-канальный мультиспектральный ? 15 км полоса захвата Широкоформатная камера ? 15-22м 4-band мультиспектральный ? -600 kм полоса захвата Улучшенные режимы Дополнительные оперативные режимы ? Высокоскоростное перенацеливание и меневренность ? Сдвоенная радиолиния 105 Mбит/сек X-диапазона ? Суточная производительность - до 400 кадров/сутки 7 лет САС

8 8

8

Что дальше: группировка спутников DMC

9 9

9

Наноспутники для Минобороны США

10 10

10

Наноспутники связи

USASMDC/ARSTRAT - армейская программа демонстрации технологий наноспутников тактической связи Включает 8 SMDC-ONE 4 кг спутников + 2 для получения летной квалификации. Первый запуск состоялся в 2010 г. Размер 10х10х32 см Предназначены для сбора данных от наземных центров управления и контроля и передачи их в штабы. Срок создания 1 год. Стоимость менее 1 млн.USD за один спутник

11 11

11

Наноспутник МО США Kestrel Eye

Вес – 8 кг Запускается непосредственно на поле боя Обеспечивает получение изображений с пространственным разрешением 1,5 м Прием в реальном времени на портативную станцию приема Группировка из 30 наноспутников обеспечивает круглосуточное получение информации Разработчик - IntelliTech Microsystems Inc. Заявленная стоимость – 1 млн.$/спутник Все элементы спутника, включая полезную нагрузку, коммерчески доступные и прошли наземные испытания, включая 25 см объектив Состояние проекта – в октябре 2009 г. выпущен эскизный проект, в конце 2010 – окончание сборки и комплексных испытаний, пуск – 2011 г.

12 12

12

Перспективный радарный малый спутник

RadarSat-1: • 3000 кг платформа •1500 кг ПН • 800 кг антенна DMC-SAR: •100 кг платформа •30 кг ПН •1.5 кг антенна

Миссия

Потребитель

Вес/ Разрешение

Цена

RadarSat-1 (1995)

Canadian govt.

3 т/20 м

$650M excl. launch

ERS-2 (1995)

ESA

2.5 т/10 м

$650M

TerraSAR (2007)

DLR

1.2 т/16 м

$120M excl. launch

SAR-LUPE (2007)

German military

0.8 т ? 5/ 1 м

$420M incl. launch

TecSAR (2008)

Israeli govt.

0.3 т/5 м

$300M

DMC-SAR (2015?)

Int.Charter

0,15 т/10-20 м

$50M excl. launch

13 13

13

«Созвездия» и «Рои»

14 Распределенная апертура

Распределенная апертура

Виртуальный спутник

? «Виртуальный спутник», сформированный сетью малых спутников ? Распределенные малые зеркала, летающие в группировке «Рой» ? Распределенные дублированные апертуры – более эффективные, чем одиночные ? Распределенные адаптивные архитектуры – различные задачи

14

Как достичь более высокого пространственного разрешения?

15 Система F6 предложена офисом программ тактических технологий DARPA для

Система F6 предложена офисом программ тактических технологий DARPA для

проектирования, создания и демонстрации возможностей распределенного микроспутника: Модули малых спутников функционируют как одна большая платформа Модули малых спутников беспроводным образом обмениваются данными и энергией Устойчивая, защищенная, самоорганизующаяся сеть Распределение ресурса между модулями (вычисления и т.п.) Кластерные группировки Реализованный прототип - КА Orbital Express, который автономно дозаправил второй КА, а также заменил его батареи и компьютер

15

Future, Fast, Flexible, Fractionated, Free- Flying Spacecraft united by Information eXchange (SystemF6)

16 Создав F6, DARPA собирается продемонстрировать возможность

Создав F6, DARPA собирается продемонстрировать возможность

декомпозиции большого монолитного спутника на группу элементов или узлов, связанных беспроводным образом. Каждый узел выполняет специфическую функцию большого космического аппарата, например, один может быть компьютерным узлом, в то время, как другой передатчиком или «умным» датчиком. Эти узлы, функционируя совместно, создают единый «виртуальный» космический аппарат. Разделяя на части космический аппарат, можно увеличить надежность, а также внедрять новые гибкие принципы проектирования и сборки. Например, возможно физически изолировать полезные нагрузки от остальных частей системы. Разделение на части означает, что можно создавать большую космическую систему как набор малоразмерных спутников

16

Большой спутник – набор микроспутников

17 17

17

Технические принципы System F6

Беспроводная связь • Обеспечение совместной эксплуатации модулей • Поддержание конфиденциальности, Интегрирации и электромагнитной совместимости

Сетевая организация • Сеть узлов с уникальными адресами • Самоорганизующаяся, надежная, легкодоступная, устойчивая и защищенная

Распределенные вычисления / Полезная нагрузка • распределенный ресурс включенный в составные модули • Независимые требования к полезным нагрузкам

Беспроводная передача энергии • Внутри - и внемодульная передача энергии Обеспечение ориентации по Солнцу

Работа кластера • Автономная совместная работа, “сближение” и поддержание межспутниковых расстояний • Избежание столкновений и маневрирование при угрозах

Эконометрика • Рискоустойчивая методология конструирования, основанная на достижении значимого результата • Правильный учет для обеспечения структурной гибкости и надежности

18 18

18

Изменение временных требований к созданию военных космических систем США

Проектирование: Время, затрачиваемое на разработку, создание и испытания космической техники Сегодня от 2 до 10+ лет Чтобы удовлетворять современным тактическим требованиям вооруженной борьбы необходимые космические средства должны быть разработаны в течение 6-9 месяцев

Размещение на космодроме: Время, необходимое для установке на РН, запуска и развертывания космической системы Сегодня от 3 до 12+ месяцев Средства космического базирования должны быть на месте и готовы к эксплуатации в течение нескольких часов от момента получения запроса на поддержку

Экплуатация: Время, необходимое для доставки продукта конечному потребителю • Сегодня график зависит от системы и обычно составляет от нескольких часов до нескольких дней • По требованиям оперативно адаптируемых космических средств (Operative Response Space - ORS) результаты применения космических систем должны быть доступны в реальном времени в соответствии с темпом изменения ситуации на поле боя (непрерывно/секунды)

19 Известны как спутники 6 дневной готовности

Известны как спутники 6 дневной готовности

Основная цель: Собрать и запустить в полевых условиях по необходимости для разведки, связи, получения изображений

19

Спутниковые системы SMARTBus

PLUG-SENSE-PLAY

20 20

20

21 Коммерчески доступные технологии – закон Мура прогнозирует для малых

Коммерчески доступные технологии – закон Мура прогнозирует для малых

КА быстрое уменьшение стоимости и времени создания за счет регулярного обновления широко доступных элементов при постоянном наращивании функциональных возможностей Меняется концепция самого космического аппарата – теперь это «прибор в космосе» или «спутник на кристалле/на печатной плате» «Созвездия» и «Рои» малых спутников создают реальные преимущества при создании новых космических систем на базе «виртуальных» КА (локальную компьютерную сеть в космосе) с возможностями большого КА Малоразмерные КА становятся основным направлением развития космического компонента наблюдения системы литосфера – атмосфера - ионосфера, а в скором времени и ДЗЗ Малоразмерные спутники – это прорывная технология, которая меняет мировую экономику космической деятельности

21

Промежуточные выводы: мировые тренды развития малых спутников

22 22

22

Новый подход к получению и использованию данных ДЗЗ

23 Массовый рынок – портальный бизнес

Массовый рынок – портальный бизнес

Начальный рынок- обычный профессиональный

23

Коммерциализация использования данных ДЗЗ

Телекоммуникации GPS Изображения

Количество пользователей

Цена единицы

24 24

24

Концепция магазина снимков 1 метрового разрешения: е-CORCE (по материалам CNES)

Можете ли Вы представить себе, что возможно создать самоподдерживаемую космическую систему, способную сфотографировать всю поверхность нашей планеты с пространственным разрешением 1 метр за 1 день?

1 Земля, 1 метр, 1 день!

“Я хочу связаться с кем угодно” T?l?coms + Internet “ Я хочу знать где я нахожусь” (GPS)

e-CORCE означает "e - Continuous Observing system Relayed by Cellular processing Environment" "Continuous Observing" означает непрерывно обновляемые снимки поверхности Земли "Relayed by Cellular processing Environment" относится к тому, что концепция системы основана на тесном взаимодействии трех сотовых слоев: Космос, Телекоммуникации и ГРИД

25 25

25

E-corce – единый пространственно-распределенный инструмент

Три полностью интегрированных технических уровня, обеспечивающих единую концепцию: Космический сотовый уровень: обеспечивает использование полностью автоматизированной спутниковой группировки, постоянно снимающей всю земную поверхность в течение 1 дня с разрешением 1 метр (предполагается наличие 100 или более КА). Телекоммуникационный сотовый уровень: спутники постоянно передают сильно сжатый (jpeg) поток отснятой информации в наземные центры. Телекоммуникационные операции будут автоматизированы и предельно упрощены, что устраняет оператора - человека на приемной станции. Применение IP – адресации создает возможность организации общего канала для сигналов управления и телеметрии. Наземный сотовый уровень (Wide Area Grid): Из-за огромного количества информации, собираемой ежедневно, вся обработка будет полностью распределена по всей земной поверхности, обеспечивая приемлемое локальное покрытие. ГРИД-технология способна обеспечить подобную организацию распределенной обработки, учитывая то, что земная мозаика никогда не будет централизованно объединяться, приводя к «Виртуальному глобусу» (аналогично технологии e-Tube)

e-CORCE не может существовать без объединения воедино всей совокупности трех сильно распределенных технических уровней, которое превращает всю систему в единый и единственный инструмент на всей Земле!

26 26

26

Некоторые технические пояснения

Прием 500 000 000 000 000 метрических пикселей в день !!!

Количество спутников связано с полосой захвата (т.е. 100 спутников /28km обзора), но скорость передачи данных на землю – управляемый параметр Платформы КА максимально упрощены Оптическая аппаратура упрощена: - успокоительная стабилизация и компенсация смаза (для увеличения светового потока) - 2D детекторы (увеличивают экспозицию) - не требуется формирования изображения на борту (не нужно выравнивать ПЗС, можно использовать дешевые бытовые) Определение положения на орбите через GPS Упрощенная электроника бортовой обработки данных (предлагаются PC процессоры и периферия космического применения под Linux) Бортовая компенсация изображений, основанная на «психо-визуальном восприятии», используемом пользователями Интернета. Ожидается более, чем 30 кратное сжатие на борту под JPEG2000 (уменьшая скорость сброса с 450Mb/s до 15 Mb/s!) Доступ к бортовым системам видится как IP узел. (IP – адресация обеспечивает преимущество двустороннего доступа как для телеметрии, так и для управления КА.) Не снимается облачность и морская поверхность, устраняемые компрессором в динамическом режиме Почти не требуется буферирование данных на борту (любые непринятые данные теряются, но избыточность восстанавливает их)

e-CORCE=The Earth Observation “MP3”

27 27

27

E-CORCE - многоуровневая спутниково – наземная GRID, создаваемая до 2015 г.!

13 - 104 спутников, обзор 28 км, вес 220 кг, 80mb/s, 40 - 100 наземных станций приема

Никакого распределения конечных потребителей, никакого головного центра, не создается законченная мозаика изображения Земли, конечный продукт логически распределен, но никогда физически не возникает, доступен как виртуальный продукт IP Интернет (т.е. I-tune, I-tube или функционально эмулируется)

28 Общая компьютерная мощность составляет 5000 PCs (1000 in 2012)

Общая компьютерная мощность составляет 5000 PCs (1000 in 2012)

распределенных по 50 - 100 приемно-обрабатывающих цент рам, способных генерировать на ежедневной основе глобальную мозаику с разрешением 1 метр Любой узел WAG будет использовать до 20 PCs для создания своей локальной мозаики.

28

E-CORCE: требования к наземной сотовой обработке

29 Вся Земля постоянно доступна для обзора = Программирование не

Вся Земля постоянно доступна для обзора = Программирование не

требуется Вся Земля доступна как «Виртуальный глобус» = Каталог не нужен Вся система постоянно включена = Не нужны новые технические интерфейсы для распространения Вся система полностью автоматизирована = коммерческая платформа, похожая на «Amazon» Хранение данных осуществляется потребителем (для хронологии), а не e-CORCE, поскольку данные постоянно обновляются => Новые изображения дешевле старых ! Стоимость продукции уменьшается на четверть по сравнению с существующими ценами, обеспечивая новые применения в случае необходимости

29

E-CORCE: удивительные следствия, обеспечиваемые WAG

30 Многоплоскостная группировка Солнечно-синхронная орбита (14+93/104)

Многоплоскостная группировка Солнечно-синхронная орбита (14+93/104)

600 км 104 спутника в 8 орбитальных плоскостях (13 спутников на плоскость) Плоскости распределены с ? часовым отстоянием (8h30-12h30) – оптимальное местное время Cовместимы с 50 - 100 наземными станциями Основные преимущества Позволяет обеспечить полное глобальное покрытие в течение недели на первом этапе Сохраняет устойчивое покрытие в случае аварии на спутнике или на узле WAG Допускает гибкий инкремент размещения с целью уменьшения времени повторного просмотра Ограничивает неоднозначность доступа к наземным станциям

Структура спутниковой группировки e-CORCE

30

31 Спасибо за внимание

Спасибо за внимание

31

Открытое акционерное общество «российские космические системы»

А.А.Романов, д.т.н., профессор, зам.ген.директора – ген.конструктора по научной работе; tel.:+7(495)6739224 E-mail: romanov@rniikp.ru

«Технология создания демонстрации»
http://900igr.net/prezentacija/astronomija/tekhnologija-sozdanija-demonstratsii-253633.html
cсылка на страницу
Урок

Астрономия

26 тем
Слайды
900igr.net > Презентации по астрономии > Полёты в космос > Технология создания демонстрации