Спутниковые системы

Знания

1. Орбитальная механика

Знания этой области пригодятся для понимания движения спутников по орбите, а также позволят решать задачи на эту тему, связанные с подбором орбит космических аппаратов, позволяющих им выполнить целевые задачи.

2. Общее устройство космических аппаратов

При проектировании космических аппаратов, а также при работе с их макетами, приближенными к реальным спутникам, прежде всего необходимо понимать состав космического аппарата, назначение его подсистем и их общее устройство. При изучении данных вопросов стоит особое внимание уделить устройству системы ориентации и стабилизации и систем связи и электропитания.

3. Основы схемотехники / электротехники

Одним из направлений в задаче финала станет проектирование электрических схем. Не лишним будет изучить виды, назначение и области применения электронных компонентов, а также основные принципы построения электрических цепей.

4. Основы радиосвязи

Одним из основных компонентов задачи финала будет организация канала связи между космическими аппаратами. Поэтому полезно будет изучить основные принципы передачи радиосигналов и их обработки и принципы формирования пакетов данных. 

Hard skills для старта

1. Основы работы с микроконтроллерами

На самом финале используются микроконтроллеры серии STM32, однако общие принципы работы стандартных интерфейсов, таких как UART, I2C и CAN, являются общими для этих микроконтроллеров.

2. Основы программирования на JavaScript 

Этот язык программирования используется в некоторых задачах симулятора Orbita Challenge. Глубокое изучение языка не нужно, достаточно понимать основной синтаксис. Задачи, использующие JavaScript, построены так, что прежде всего направлены на построение правильного порядка действий. В особенности, этот навык пригодится вам на втором и на заключительном этапе.

Hard skills для финала

1. Программирование на С/С++

С этим языком программирования вам предстоит столкнуться в работе непосредственно с программируемыми устройствами: микроконтроллерами, приемопередатчиками и пр. Поэтому из всех языков именно этой группе стоит уделить особое внимание, в том числе основным понятиям объектно-ориентированного программирования. Однако этот навык пригодится вам только на заключительном этапе.

2. Программирование микроконтроллеров семейства STM32

Этот навык пригодится вам на заключительном этапе непосредственно при работе с оборудованием. Если вы владеете навыком программирования на С/С++, то овладение этой компетенцией дастся вам гораздо проще. Также поможет опыт работы с Arduino. Стоит понимать основы работы с микроконтроллерами семейства STM32 в среде STM32CubeIDE, однако не стоит переживать, если вы раньше не сталкивались с таким родом деятельности, так как часть заданий посвящена знакомству со средой разработки и азам работы в ней с STM32. Помимо этого между вторым и заключительным этапом профиль проводит мастер-классы и вебинары, посвященные данной теме и как правило с возможностью поработать непосредственно с «железом». 

3. Знакомство с ПО проектирования электрических схем и трассировки печатных плат (например, KiCad) / электротехника и навык пайки

Данный навык пригодится вам для задачи по проектированию электрических схем. Но в зависимости от формата заключительного этапа эта задача может иметь разную постановку. Имеет смысл ознакомиться с задачами финала 2020/2021 и 2021/2022 сезонов по схемотехнике, чтобы примерно представлять, какие именно знания и навыки будут востребованы.

4. Прием и передача радиосигналов

Для решения задачи финала нужно понимать, что такое несущая частота, модуляция и спектр сигнала, знать, как сформировать и передать пакет данных, используя приемопередатчики. Скорее всего, задача также будет включать в себя программирование самого приемопередатчика. В рамках подготовительных вебинаров и мастер-классов часть обозначенных тем будет разбираться, однако самоподготовка никогда не бывает излишней.

Для участия в профиле «Спутниковые системы» оптимально собрать команду из 4-х человек. Учитывайте, что на втором и особенно на заключительном этапах задачи составляются таким образом, чтобы выделить четыре тематических направления, поэтому при формировании команды важно распределить роли.

1. Программист микроконтроллеров, системный инженер

Ваша задача - написание алгоритмов управления бортовыми устройствами спутника формата Cubesat, разрабатываемого Вашей командой, а также общий контроль конструкции и работы аппарата в целом.

2. Инженер связи

Вашей задачей будет наладить канал связи: необходимо будет реализовать как «железную» часть радиоканала, так и его программную часть. 

3. Схемотехник / электротехник

Задачи и технологии космических аппаратов практически всегда в чем-то, да уникальны, поэтому их разработка обычно включает в себя создание новых приборов и устройств, в том числе собственных электронных схем. Ваша задача включает такую разработку для обеспечения работы бортового научного оборудования.

4. Баллистик, проектировщик миссии

Разработка космической миссии никогда не ограничивается производством спутника. Ваша задача - проектирование работы аппаратов на орбите, включая расчеты орбитального движения, обеспечение энергобаланса с учетом орбитального движения, а также планирование взаимодействия между аппаратами миссии и наземными центрами управления. 

Распределение ролей не является строго обязательным, однако учитывайте то, что направлений работы на заключительном этапе будет четыре, по числу участников. Поэтому каждому участнику команды стоит тщательно подготовиться к тому, что будет ждать его на финале. Следите за тем, чтобы кто-то из вас не был перегружен, а кто-то недогружен.

Если вы можете закрыть более одного направления задач — это только в плюс, так как при столкновении в работе со сложными ситуациями вы сможете помочь друг другу. Поэтому мы рекомендуем всем участникам готовиться по нескольким направлениям — так получается эффективнее выполнять командные задачи в целом и дает возможность подхватывать провисающие задачи.

Среди ролей отдельно не выделена роль координатора — это мы оставляем на ваше усмотрение. Иногда эта роль для команды бывает просто необходима, иногда — нет. Каждая команда индивидуальна, и лучше вас никто не найдет друг с другом общую волну. Однако стоит понимать, что важно то, чтобы вы уже на втором этапе и на этапе предфинальной подготовки учились работать как слаженный механизм.