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 этим языком программирования вам предстоит столкнуться в работе непосредственно с программируемыми устройствами: микроконтроллерами, приемопередатчиками и пр. Поэтому из всех языков именно этому стоит уделить особое внимание. Однако он 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, 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 схем (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 (Спутниковые системы 2020/2021.pdf , Спутниковые системы 2021/2022.pdf), 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 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 межспутниковой связи: необходимо будет подстроиться под параметры целевого космического аппарата и передать ему с борта другого спутника команды на корректировку управления и/или полезные данные.

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, а также системы электропитания спутника.

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.