search icon search icon

Спутниковые системы

  • Рынки НТИ: Аэронет
  • III уровень РСОШ
  • 100 баллов к ЕГЭ
  • Рынки НТИ: Аэронет
  • III уровень РСОШ
  • 100 баллов к ЕГЭ
Физика Информатика
  • Этап 1
    27 сентября — 17 октября
    2021
  • Этап 2
    9 ноября — 10 января
    2022
  • Финал
    21 февраля — 30 апреля
    2022

Расписание

Уже больше 60 лет человек может видеть в ночном небе движущиеся светящиеся объекты — искусственные спутники Земли. Многим кажется, что спутник — это сложный космический аппарат, который разрабатывается большими предприятиями. Однако с каждым годом на орбите появляется все больше спутников, разработанных небольшими, в том числе детско-взрослыми командами в коммерческих и образовательных целях. Наши участники тоже могут попробовать себя в этом, и заодно получить до 100 баллов ЕГЭ.

Участвуя в профиле «Спутниковые системы», команды смогут:

  • создать свой прототип спутника

  • разработать проект космической миссии

  • познакомиться на практике с задачами:

    • программирования профессиональных микроконтроллеров,

    • радиотехники и беспроводной связи, 

    • управления полетом и орбитальной механики, 

    • конструирования космической техники,

    • схемотехники. 

А главное, полученный практический опыт поможет сориентироваться в широком спектре направлений инженерного дела, применимых как в Космосе, так и на Земле.

Спутниковые системы1
Спутниковые системы2
Спутниковые системы3
Спутниковые системы4
Спутниковые системы5
01 5

Контакты

Якушина Ксения Юрьевна (ведущий методист профиля, руководитель отдела разработки ООО “Образование будущего”; вопросы: Подготовка к профилю, организация мероприятий профиля, вопросы участников)

Якушина Ксения Юрьевна (ведущий методист профиля, руководитель отдела разработки ООО “Образование будущего”; вопросы: Подготовка к профилю, организация мероприятий профиля, вопросы участников)

Перейти
Аретинский Станислав Андреевич (руководитель профиля, зам. ген. директора ООО “Образование будущего”; вопросы: Взаимодействие с партнерами, образовательные программы профиля, оснащение площадок подготовки и проведения)

Аретинский Станислав Андреевич (руководитель профиля, зам. ген. директора ООО “Образование будущего”; вопросы: Взаимодействие с партнерами, образовательные программы профиля, оснащение площадок подготовки и проведения)

Перейти
Группа профиля ВКонтакте, с новостями и необходимой участникам информацией

Группа профиля ВКонтакте, с новостями и необходимой участникам информацией

Перейти
Группа Центра космического образования “ОРБИКРАФТ” и команды разработчиков в VK (полезная информация в области инженерно-космического образования, новости космических конкурсов, проектных смен, технических решений)

Группа Центра космического образования “ОРБИКРАФТ” и команды разработчиков в VK (полезная информация в области инженерно-космического образования, новости космических конкурсов, проектных смен, технических решений)

Перейти
Группа Центра космического образования “ОРБИКРАФТ” и команды разработчиков в Instagram

Группа Центра космического образования “ОРБИКРАФТ” и команды разработчиков в Instagram

Перейти

Этапы соревнований

Этап 1

В рамках первого отборочного этапа участникам предстоит решать задачи по информатике и физике.

Этап 2

На втором отборочном этапе участники будут иметь дело с основами орбитальной механики, проектирования космических миссий и разработки алгоритмов управления полетом.

Второй этап проходит в онлайн-системе Орбита.Челлендж (https://nti.orbitagame.ru). После прохождения первого отборочного этапа участники будут автоматически зарегистрированы в этой системе (если сами не зарегистрировались заранее), а в день открытия второго этапа получат доступ к задачам. В рамках этого этапа участники могут объединяться в команды до 4 человек.

На втором этапе могут быть представлены задачи следующих видов:

  • Задача-тест по физике или инженерии;
  • Задача по информатике, в рамках которой необходимо предложить код программы;
  • Задача на проектирование космической миссии, в рамках которой необходимо предложить параметры орбиты, характеристики аппаратов и/или фрагмент программы управления.

Финал

В задаче финала сезона 2021-2022 года участникам предстоит разработать элементы учебно-научной миссии, испытывающей сверхмалые аппараты (пикоспутники), выведенные на орбиту Земли спутником-носителем формата Кубсат 3U. Среди задач, которые предстоит решить:

доработка прототипа сверхмалого спутника,

обеспечение выхода испытываемых аппаратов на расчетные орбиты,

осуществление отстыковки сверхмалых спутников от спутника-носителя и переход их в автономный рабочий режим,

управление спутником-носителем.

Пример реальной космической миссии схожей структуры - международный проект KickSat (только в ней были совсем крохотные аппараты, фемтосаты).

Управление аппаратами производится оборудованием на базе профессиональных микроконтроллеров семейства STM32, широко применяющихся в промышленности. Предварительное знакомство с этими технологиями рекомендовано, но не является необходимым - в рамках предфинальной подготовки участники будут иметь возможность познакомиться и поработать с соответствующим оборудованием.

Нереализуемые на поверхности Земли компоненты миссии на финале представлены задачами на проектирование миссии в системе Орбита.

В режиме очного финала каждая команда получает компоненты для конструирования аппаратов, возможности для разработки их программного обеспечения, доступ к зоне проектной деятельности с инструментами и материалами и возможность размещения заказов на оборудовании (3д-принтеры, лазер) .

В режиме онлайн-финала задача в большей степени смещается в область проектирования и программирования, в т.ч. в симуляторе. Операции над оборудованием производятся операторами на площадке финала по указаниям участников, сами участники имеют доступ к загрузке программ в испытательные образцы.

Рекомендации для наставника

В целом наставникам рекомендуется ознакомиться с теми же материалами, что и участникам, в том числе с “Курсом подготовки к профилю "Спутниковые системы"” в системе “Орбита”, решениями и видеоразборами задач прошлых лет. 

При наличии возможности рекомендуется (но не является необходимым) проводить с учащимися практикумы по компонентам задачи в системе “Орбита” и на конструкторе спутника (например IntroSat) и/или в рамках модулей “Исполнительные устройства” (входит в раздел “Спутникостроение”) и “Космические данные” курса “Космическая профориентация” разработки компании “Образование будущего”. Методические материалы для преподавателей в рамках этих курсов последовательно раскрывают соответствующие темы.

На основании задач профиля или темы инженерии космических систем в целом могут быть организованы программы дополнительного инженерного образования широкого профиля. 

Курсы, разработанные командой профиля, внедрены в программы многих детских технопарков с космическим направлением, но могут быть основой и небольших кружков космонавтики (http://orbicraft.ru/storage/app/media/promo/spaceclub.pdf - пример готового кружка). По вопросам организации кружка можно обращаться к нам по контактам профиля или по адресу info@orbicraft.ru.

Программа дополнительной и предфинальной подготовки участников профиля включает вебинары и очные мероприятия (мастер-классы или хакатоны) и позволяет участникам познакомиться с программированием микроконтроллеров семейства STM32, прототипированием устройств и организацией канала радиосвязи.

Новости о мероприятиях публикуются в группе профиля ВКонтакте и в сообществах для финалистов. Очные мастер-классы и хакатоны организовываются в зависимости от регионов финалистов так, чтобы в каждой команде, прошедшей в финал, была возможность принять участие в своем городе хотя бы у одного участника команды.
Для самостоятельной подготовки рекомендуется ориентироваться в первую очередь на задания финала 2021 года (см. сборник ССиДЗЗ Задачи 2021.pdf).

Требования к команде

Требования к команде

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 собственного устройства. В зависимости от формы финала (очной или заочной) специфика данной задачи может меняться, однако в любом случае не лишним будет изучить основные принципы проектирования электронных устройств.

4. Основы конструирования

На финале потребуется дорабатывать конструкции космических аппаратов и разрабатывать подвижные конструкции. Поэтому необходимо понимать общий подход к проектированию узлов, креплений и прочих конструкционных элементов.

Hard skills необходимые для старта

1. Основы работы с микроконтроллерами

Понимание общих принципов работы микроконтроллеров, например серии Arduino, будет также полезным при выполнении индивидуальной части заданий. На самом финале используются микроконтроллеры серии STM32, однако общие принципы работы стандартных интерфейсов, таких как UART и I2C, являются общими для этих микроконтроллеров.

2. Основы моделирования в САПР

Навык работы в одной из систем САПР также пригодится при выполнении индивидуальной части заданий. 

3. 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. Этот навык пригодится вам как на втором, так и на заключительном этапе.

Hard skills необходимые финалистам

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

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. Не стоит переживать, если вы раньше не сталкивались с таким родом деятельности, так как между вторым и заключительным этапом профиль проводит мастер-классы и вебинары, посвященные данной теме. Этот навык пригодится вам на заключительном этапе непосредственно при работе с оборудованием.

3. Знакомство с ПО проектирования схем (например KiCad) / электротехника и навык пайки

Данный навык пригодится вам для задачи по проектированию пикоспутника. Но в зависимости от формата заключительного этапа эта задача может иметь разную постановку.

Оффлайн-формат. В данном случае вам предлагается собрать устройство из радиокомпонент и отладить его работу. 

Онлайн-формат. В таком формате работа будет перенесена в ПО, в котором можно будет спроектировать свое устройство. Примером такого ПО является KiCad. 

4. Моделирование в САПР

Данный навык пригодится также при очном формате заочного этапа. В таком случае для полноценности задачи вам будет предложено спроектировать некоторые элементы космического аппарата и изготовить их с помощью лазерной резки и/или 3d-печати.

Численность команды и роли

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.

Рекомендуемый состав команды:

1. Программист микроконтроллеров, системный инженер

Именно вам предстоит взять на себя управление спутниковой платформой формата Cubesat, носителем пикоспутников. Ваша задача - написание алгоритмов управления бортовыми устройствами ориентации и связи, а также общий контроль всех устройств проектируемой группировки, координация действий между ними. Без выполнения этих задач ничего не получится.

2. Схемотехник / электротехник, проектировщик систем энергопитания

Энергопитание спутника - жизненно важная задача всей миссии. Именно вы занимаетесь вопросами обеспечения энергетики, как для спутника-носителя, так и для пикоспутников. Спутники должны быть прежде всего автономными и надежно выполнять свою работу, и именно вы обеспечиваете это. 

3. Инженер-конструктор, проектировщик систем отстыковки и раскрытия

Пикоспутники должны отстыковаться от спутника-носителя, а потом развернуть свои солнечные батареи в правильное положение. Решение этих задач потребует доработки конструкции как спутника-носителя, так и пикоспутника. Именно вы отвечаете за проектирование и сборку этих подсистем. 

4. Физик-баллистик, проектировщик космической миссии

Даже если все технические моменты идеальны, то миссия все равно может быть не выполнена, если аппараты не выйдут на заданные орбиты или орбиты будут подобраны неправильно. Например, при очень низких орбитах вся группировка быстро потеряет высоту и сгорит в атмосфере, а при очень высоких - устройства могут выйти из строя из-за повышенной радиации. Именно вы отвечаете за эти вопросы.

 

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.

Материалы подготовки

Разработчики

Партнеры

Профиль разрабатывается при методической и организационной поддержке Сибирского государственного университета им. М. Ф. Решетнева, Самарского национального исследовательского университета им. С. П. Королёва и Технологического университета им. А. А. Леонова.

Партнёры и спонсоры

ООО «Образование будущего» — Методическая компания, разработчик образовательных программ и оборудования для инженерно-космического образования

Сибирский государственный университет им. М.Ф. Решетнёва — Один из ведущих инженерно-космических вузов страны, традиционный партнер ряда крупнейших предприятий ракетно-космической отрасли, в т.ч. АО «Информационные спутниковые системы» им. М.Ф. Решетнёва

Самарский Национальный Исследовательский  Университет им. С. П. Королёва — Один из ведущих инженерно-космических вузов страны, традиционный партнер ряда крупнейших предприятий ракетно-космической отрасли, в т.ч. РКЦ (ЦСКБ) «Прогресс»

Технологический Университет им. А. А. Леонова — Университет «космической столицы» России — г. Королёва Московской области, партнёр ракетно-космической корпорации «Энергия».

ГК «Роскосмос» — Госкорпорация «Роскосмос» обеспечивает реализацию государственной политики в области космической деятельности и ее нормативно-правовое регулирование, а также размещает заказы на разработку, производство и поставку космической техники и объектов космической инфраструктуры.

ПАО «ГазпромНефть» — Одна из ведущих отечественных корпораций — заказчиков спутниковых систем и предоставляемых ими услугах навигации, связи и данных космической съемки; в частности, но не исключительно — на арктических маршрутах судов.

background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image
background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image background image