1

StarStar R Recognition ecognition AApproachpproach

Real CCD-camera picture of the starry sky obtained from the Swedish Astrid-2 satellite. White bright segment is the Earth. Light strips are created by stars due to the angular motion of the satellite. Others light points are generated by noisy.

2

Simulation of Simulation of the Sthe Star tar RRecognition ecognition AAlgorithmlgorithm

)|][|

][,

||,(

)|][|

][,

||,(

211

211

21

211

211

211

21

211

eee

eee

ee

eee

EEE

EEE

EE

EEED

Simulation of the star recognition algorithm. Blue rectangular represents the field of view of on-board CCD-camera. The same is shown in the upper-left picture. Recognized stars with their numbers within the Star Catalog are shown in the upper-right picture. The straight line links two mutually outermost stars. Transformation matrix D is calculated (right-side formula) via unit vectors of the two stars which are taken from the Catalog and calculated through measured data.

3

MUNIN MUNIN NNanosatellite anosatellite Engineering ModelEngineering Model

4

Российский наноспутник ТНС-1 с Российский наноспутник ТНС-1 с активной магнитной системой активной магнитной системой

ориентацииориентации Для дистанционного Для дистанционного

зондирования Земли зондирования Земли Стабилизация Стабилизация

(собственным (собственным вращением) оси вращением) оси симметрии на Солнце с симметрии на Солнце с использованием токовых использованием токовых катушек, магнитометра катушек, магнитометра и солнечных датчикови солнечных датчиков

использование использование глобальных систем связи глобальных систем связи ((GlobalStarGlobalStar, , OrbComOrbCom) для ) для передачи информации и передачи информации и управленияуправления

масса около 7 кгмасса около 7 кг

5

Attitude Control System Attitude Control System

Content of ACSContent of ACS Permanent magnetPermanent magnet 8 hysteresis rods8 hysteresis rods

Content of ADContent of AD 4 photodiods4 photodiods horizon sensorhorizon sensor

6

Nanosatellite TNS-0

ParameterParameter MagnitudeMagnitude

AltitudeAltitude ~ 360 km~ 360 km

InclinationInclination 51.6 degrs51.6 degrs

Power sourcesPower sources Two batteriesTwo batteries

Mission controlMission control GlobalStar/GlobalStar/Internet Internet

BandsBands 1.6/2.5/1.7 GHz 1.6/2.5/1.7 GHz

MassMass 4.5 kg4.5 kg

ACSACS Passive Passive magneticmagnetic

7

Attitude Motion AnalysisAttitude Motion Analysis

Acquisition motion:Acquisition motion:

(initial angular (initial angular velocity is 3 velocity is 3 degrs/sec)degrs/sec)

Steady-state Steady-state motion:motion:

8

TNS-0 N 1 Launch TNS-0 N 1 Launch Campaign Campaign

((ISSISS, 28, 28thth of March, 2005) of March, 2005)

9

Совместный МФТИСовместный МФТИ-ZARM -ZARM наноспутникнаноспутник

15 февраля 2006г. 15 февраля 2006г. подписано подписано четырехстороннее четырехстороннее соглашение МФТИ-соглашение МФТИ-ZARM-ZARM-ИПМ ИПМ им.М.В.Келдыша им.М.В.Келдыша РАН- РНИИ КП о РАН- РНИИ КП о создании создании совместного совместного наноспутника на наноспутника на базе ТНС-0 базе ТНС-0

10

Прототип наноспутникаПрототип наноспутника

11

Gravity-gradient ACS Gravity-gradient ACS with magnetic torquewith magnetic torquerrss

Pakistanean BADR-BPakistanean BADR-B experimental satellite experimental satellite (launched (launched oon n 1010thth December, December, 2001 2001 withwith Meteor-3M)Meteor-3M) 5050 kg mass kg mass Sun-synchronous orbit Sun-synchronous orbit

((1050 km altitude and 1050 km altitude and 98 degrees inclination98 degrees inclination))

3-5 degree accuracy3-5 degree accuracy requiredrequired

12

Algorithm of preliminary Algorithm of preliminary orientation along vector Borientation along vector B

else

dBBBdBBBif ttzztzz

contr

,0

)0(&)()0(&)(,0

,

m

m

BmM

Angle between axis Oz and vector B (unit: degrees) vs number of revolutions around the Earth.Librations in the vicinity of tumbled equilibrium position with angle of 180 degrees correspond to required preliminary orientation of the satellite

13

Active damping of Active damping of disturbed motiondisturbed motion

The The Jacobi’s integral V for circular orbit is Jacobi’s integral V for circular orbit is used as a measure of deviation of the used as a measure of deviation of the satellite from required equilibriumsatellite from required equilibrium

Derivative of V is goverDerivative of V is governned by control ed by control torque torque

])[,( Hwm relV

14

Control strategyControl strategy

If If ((m,m,[[wwrelrelHH]) ]) << then then mm=0=0 else else

])}[,{(minmax

Hwmm relmm

arc

15

Usage of the algorithm of Usage of the algorithm of magnetic orientation to magnetic orientation to

provide a gravity-gradient provide a gravity-gradient orientationorientation

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 500

10

20

30

40

50

60tet33

U

123SS

NN

16

Российский наноспутник ТНС-1 с Российский наноспутник ТНС-1 с активной магнитной системой активной магнитной системой

ориентацииориентации Стабилизация Стабилизация

(собственным вращением) (собственным вращением) продольной оси на Солнце продольной оси на Солнце с использованием токовых с использованием токовых катушек, магнитометра и катушек, магнитометра и солнечных датчиковсолнечных датчиков

использование мировых использование мировых систем связи (Глобалстар, систем связи (Глобалстар, Орбкомм, Интернет) для Орбкомм, Интернет) для передачи информации и передачи информации и управленияуправления

масса около 7 кгмасса около 7 кг орбита солнечно-орбита солнечно-

синхронная высотой 650 кмсинхронная высотой 650 км Запуск – 2007 годЗапуск – 2007 год РНИИ КП + РНИИ КП + ИПМ им.М.В Келдыша ИПМ им.М.В Келдыша

РАНРАН

17

Предварительные Предварительные результаты результаты

моделированиямоделирования гашение нутацийгашение нутаций изменение изменение

скорости осевой скорости осевой закруткизакрутки

приведение оси приведение оси вращения к вращения к заданному заданному направлениюнаправлению

18

Наше место Наше место ““под под СолнцемСолнцем””

Область влияния: идея + Область влияния: идея + математическое моделирование + математическое моделирование + макетирование + полунатурное макетирование + полунатурное моделирование = технологиямоделирование = технология

Реализация и натурные испытания: Реализация и натурные испытания: совместно с организациями совместно с организациями промышленностипромышленности

Элементная база: Элементная база: MEMS + COTSMEMS + COTS Цели: инновации + подготовка Цели: инновации + подготовка

квалифицированных кадровквалифицированных кадров

19

Финансовая поддержка Финансовая поддержка выполняемых работвыполняемых работ

Фундаментальные разработки:Фундаментальные разработки: РАНРАН РФФИ 97-01-00910РФФИ 97-01-00910 РФФИ 00-01-00174РФФИ 00-01-00174 РФФИ 03-01-00652РФФИ 03-01-00652 РФФИ 06-01-00389РФФИ 06-01-00389 6-ой молодежный конкурс РАН6-ой молодежный конкурс РАН Индивидуальные гранты РФФИ для Индивидуальные гранты РФФИ для

студентов и аспирантовстудентов и аспирантов INTASINTAS, МНТЦ, МНТЦ Министерство науки и образованияМинистерство науки и образования

Технологические разработки:Технологические разработки: ФЦП ИнтеграцияФЦП Интеграция Гранты Президента РФ поддержки ведущих Гранты Президента РФ поддержки ведущих

научных школнаучных школ Landau Network-Centro Volta (Italy)Landau Network-Centro Volta (Italy) DAAD (Germany)DAAD (Germany) МинМинистерство промышленности, науки и истерство промышленности, науки и

технологий Россиитехнологий России Федеральное агентство по науке и Федеральное агентство по науке и

инновацияминновациям

Прикладные разработки:Прикладные разработки: НИИ Прецизионного прибо-НИИ Прецизионного прибо-

ростроенияростроения РНИИ Космического РНИИ Космического

приборостроенияприборостроения НТЦ РеагентНТЦ Реагент Space Innovation Ltd (UK)Space Innovation Ltd (UK) Institute of Space Physics (Sweden)Institute of Space Physics (Sweden) ZARM (ZARM (Bremen, Bremen, Germany)Germany) University Federico II (Napoli, Italy)University Federico II (Napoli, Italy)

20

Сведения об автореСведения об авторе Заведующий сектором в Институте прикладной Заведующий сектором в Институте прикладной

математики им.М.В.Келдыша РАН, профессор кафедры математики им.М.В.Келдыша РАН, профессор кафедры теоретической механики и кафедры прикладной теоретической механики и кафедры прикладной математики МФТИматематики МФТИ

Окончил группу 172 ФУПМ в 1977году, аспирантуру Окончил группу 172 ФУПМ в 1977году, аспирантуру МФТИ в 1981 году, защитил кандидатскую диссертацию в МФТИ в 1981 году, защитил кандидатскую диссертацию в 1983 году, докторскую – в 1995 году. С 1997 года – 1983 году, докторскую – в 1995 году. С 1997 года – профессор. После окончания аспирантуры постоянно профессор. После окончания аспирантуры постоянно работает в Институте прикладной математикиработает в Институте прикладной математики

Читал лекции в университетах Италии, Германии, Читал лекции в университетах Италии, Германии, Швеции, Англии, Португалии, ПакистанаШвеции, Англии, Португалии, Пакистана

Руководит отечественными и международными грантами Руководит отечественными и международными грантами и проектами и проектами

Активно работает со студентами и аспирантами МФТИ и Активно работает со студентами и аспирантами МФТИ и других российских и зарубежных университетовдругих российских и зарубежных университетов

Увлечение: горные и беговые лыжи, ролики, спининг, Увлечение: горные и беговые лыжи, ролики, спининг, авто (чем дальше, тем лучше), был альпинизм и горный авто (чем дальше, тем лучше), был альпинизм и горный туризм туризм

21

МЫ ЖДЕМ ВАС !МЫ ЖДЕМ ВАС !