Выбор языка |
Главная О КНТС Новости Программы Направления исследований Эксперименты Результаты Информационные ресурсы Приём заявок
Шифр эксперимента: Сферы
Направление НПИ: 6. Образование и популяризация космических исследований
Секция КНТС: 10. Космическое образование
Наименование эксперимента: Отработка синхронизированного управления положением и переориентации экспериментальных спутников в условиях невесомости
Цель эксперимента:

Демонстрация решения задач управления автономными беспилотными космическими аппаратами (КА) в интересах привлечения молодежи к современным проблемам освоения космоса.

Описание эксперимента:

Космический эксперимент «Сферы» нацелен на привлечение учащихся к изучению актуальных вопросов функционирования и взаимодействия распределенных систем космических аппаратов (КА), разработке оригинальных способов и алгоритмов возможного использования автономных КА, а также повышении заинтересованности молодежи в исследовании космоса и, в частности, в разработке перспективных решений в области беспилотных автономных КА.

В международном образовательном эксперименте «Сферы» учащимся 14 – 19 лет на конкурсной основе предоставляется возможность участия в разработке программ для роботов, имитирующих спутники. Программы разрабатываются для экспериментальных спутников SPHERES, находящихся на борту международной космической станции (МКС).

Целью КЭ «Сферы» является демонстрация решения задач управления автономными беспилотными космическими аппаратами в интересах привлечения молодежи к современным проблемам освоения космоса.

Эксперимент включает в себя программирование экспериментальных спутников SPHERES, свободный полёт этих спутников, получение от спутников SPHERES данных и передача их на Землю наземной группе операторов и группе специалистов по спутникам SPHERES для проведения дальнейшего анализа.

В рамках эксперимента планируется разработка алгоритмов управления объединенных в системы различных конфигураций спутников, с целью продемонстрировать решения возникающих задач, таких как: сближение и стыковка; сервисное обслуживание и сборка на орбите; образование групповых формаций, включая автономный полет в составе объединенной группы; планирование траекторий, избежание столкновений, автономное маневрирование; оптимизация расхода топлива; захват, буксировка, различные манипуляции с произвольными объектами т.д. Разработка будет осуществляться с привлечением заинтересованных школьников старших классов и студентов.

При подготовке эксперимента сформулирован список вопросов, которые возможно рассмотреть в рамках разработки учащимися способов и алгоритмов применения автономных КА, которые могут быть протестированы с использованием оборудования «SPHERES», находящегося на МКС. Разработку могут осуществлять учащиеся РФ указанных возрастных групп без ограничения территориальной принадлежности.

Вся работа по исследуемым вопросам будет координироваться через электронный ресурс, на котором будет возможно обмениваться всей необходимой информацией. Учащиеся смогут регистрироваться на созданном сайте, заполняя анкету, после чего у них появится возможность представлять свои алгоритмы решения предложенных задач. На всех этапах работы учащиеся будут сотрудничать с квалифицированными специалистами, что позволит им на практике подкрепить свое оригинальное видение необходимыми знаниями.

Полученные алгоритмы будут оценены специалистами, после чего пройдет представление верных алгоритмов их авторами на международный конкурс алгоритмов для оборудования «SPHERES». Алгоритмы, которые одержат победу в конкурсе, будут опробованы на оборудовании «SPHERES» на МКС, а их авторы будут награждены дипломами Федерального космического агентства.

Этот проект даёт возможность российским школьникам старших классов и студентам выступить в роли наземных операторов, проводящих научно-исследовательскую работу в условиях космоса на борту МКС с использованием спутников SPHERES. Проект способствует воспитанию нового поколения учёных и инженеров, помогает молодёжи приобретать инженерно-технический опыт и такие важные профессиональные навыки, как умение решать научно-технические задачи, работать в команде, делать презентации и другие навыки.

Реализация данного эксперимента будет содействовать развитию и расширению международного сотрудничества на МКС в интересах дальнейшей интеграции России в систему мировых культурных, образовательных и научных связей.

Работы учащихся могут представлять научный интерес в качестве нового концептуального видения применения и взаимодействия друг с другом и иными объектами автономных ЛА в космосе и в атмосфере Земли. По результатам эксперимента эффективные решения смогут найти применение в современной космонавтике.

Новизна эксперимента:

Конкурсы в рамках эксперимента НАСА «SPHERES-Zero Robotics» проводятся ежегодно с октября 2009 года. В настоящее время НАСА совместно с Массачусетским технологическим университетом в рамках реализуемой пропагандистско-образовательной программы накоплен положительный опыт использования алгоритмов и программ, полученных для SPHERES.

Опыт НАСА стал толчком для проведения КЭ «Сферы» в рамках российской научной программы КЭ на борту МКС для дальнейшего внедрения результатов КЭ в российскую образовательную систему.

Научная аппаратура:

- экспериментальный спутник SPHERES

- резервуар с СО2

- батарейки АА

Ожидаемые результаты:

Проект способствует воспитанию нового поколения учёных и инженеров, помогает молодёжи приобретать инженерно-технический опыт и такие важные профессиональные навыки, как умение решать научно-технические задачи, работать в команде, делать презентации и другие навыки. Реализация данного эксперимента будет содействовать развитию и расширению международного сотрудничества на МКС в интересах дальнейшей интеграции России в систему мировых культурных, образовательных и научных связей.

Совмещение программирования спутников и работы с реальными задачами позволит лучше понять проблемы, стоящие перед космическими исследованиями. Работы учащихся могут представлять научный интерес в качестве нового концептуального видения применения и взаимодействия друг с другом и иными объектами автономных летательных аппаратов в космосе и в атмосфере Земли.

По результатам эксперимента эффективные решения смогут найти применение в современной космонавтике.

Полученные результаты:

 

Сроки проведения: с 2015 года
Состояние эксперимента: Реализуется
Организация постановщик: Институт космических исследований Российской академии наук (ИКИ РАН)
Организации участники: ФГУП ЦНИИмаш; ОАО «РКК «Энергия» им. С. П. Королева»; НАСА
Научный руководитель: Садовский А. М., ИКИ РАН, зав. отделом, к.ф.-м.н.
Публикации по эксперименту:

 

Последнее обновление: 17.11.2017

Информационная справка

Программы

Изображения