pimiПриборы и методы измеренийDevices and Methods of Measurements2220-95062414-0473BNTU10.21122/2220-9506-2026-17-2-117-130pimi-1047Research ArticleСредства измеренийMeasuring instrumentsРазработка экспериментальных моделей пикоспутников и системы многоаппаратного развёртывания для отработки группового полёта в условиях атмосферыDevelopment of Picosatellites’ Experimental Models and a Multi-Device Deployment System for Group Flight Testing in Atmospheric ConditionsИльюшенкоА. С.IlyushenkoA. S.

г. Минск

 Minsk

ЮшкевичЕ. Д.YushkevichE. D.

Адрес для переписки:Юшкевич Е. Д.Белорусский государственный университет,пр-т Независимости, 4, г. Минск 220030, Беларусь e-mail: rct.yushkevied@bsu.by

Address for correspondence:Yushkevich E. D.Belarusian State University,Nezavisimosty Ave., 4, Minsk 220030, Belarus e-mail: rct.yushkevied@bsu.by

rct.yushkevied@bsu.byКураковИ. А.KurakovI. A.

г. Минск

Minsk

СаечниковВ. А.BaranovaV. S.

г. Минск

Minsk

СпиридоновА. А.SpiridonovA. A.

г. Минск

Minsk

БарановаВ. С.SaetchnikovV. A.

г. Минск

Minsk

Белорусский государственный университетБеларусьBelarusian State UniversityBelarus202608072026172117130Copyright © Ильюшенко А.С., Юшкевич Е.Д., Кураков И.А., Саечников В.А., Спиридонов А.А., Баранова В.С., 20262026Ильюшенко А.С., Юшкевич Е.Д., Кураков И.А., Саечников В.А., Спиридонов А.А., Баранова В.С.Ilyushenko A.S., Yushkevich E.D., Kurakov I.A., Baranova V.S., Spiridonov A.A., Saetchnikov V.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://pimi.bntu.by/jour/article/view/1047

Многоспутниковые орбитальные группировки обеспечивают переход от единичных дорогостоящих аппаратов к унифицированным платформам, совокупные характеристики которых: глобальное покрытие, высокие надёжность и разрешающая способность, возможность параллельного выполнения целевых задач, гибкость и масштабируемость – существенно превышают возможности одиночного спутника. Однако отсутствие решений для отработки технологий управляемого развёртывания многоаппаратных систем обусловливает необходимость создания экспериментальной базы с поэтапным переходом от наземных испытаний к атмосферным и к полноценным орбитальным миссиям. В работе представлена архитектура и экспериментальные лётные модели аппаратов формата пикоспутник с системой развёртывания, предназначенной для создания кратковременной группировки зондов в условиях атмосферы. Разработанные аппараты представляют собой платформу для атмосферных экспериментов, ориентированную на отработку орбитальных миссий группового полёта. В качестве транспортно-пускового контейнера выступает модульный аппарат-деплойер, оснащённый гибридным пружинно-моторным механизмом отстыковки, обеспечивающим выпуск двух пикоспутников. Разработана портативная наземная станция приёма с поддержкой модуляций LoRa и FSK. Рассмотрены и описаны конструктивные решения и принципиальная схемотехника, а также приведены результаты лётных испытаний, подтверждающие применимость разработанного комплекса для задач атмосферного мониторинга и проектирования орбитальных миссий.

Multi-satellite orbital constellations enable transition from single, expensive spacecraft to unified platforms whose aggregate characteristics: global coverage, high reliability and resolution, ability to execute targeted tasks in parallel, flexibility, and scalability – significantly exceed capabilities of a single satellite. However lack of solutions for testing controlled deployment technologies for multi-spacecraft systems necessitates creation of an experimental framework with a step-by-step transition from ground tests to atmospheric and full-fledged orbital missions. This paper presents an architecture and experimental flight models of picosatellite-class spacecraft equipped with a deployment system designed to establish a short-duration probe constellation within the atmospheric flight environment. The developed platforms serve as a testbed for atmospheric experiments, with a primary focus on the validation of technologies for orbital formation flying missions. A launch adapter is implemented as a modular deployer unit featuring a hybrid springmotor separation mechanism capable of releasing two picosatellites in sequence. A portable ground receiving station with support for LoRa and FSK modulation schemes has been developed as part of the system. The paper provides a detailed description of the structural design solutions and fundamental circuit engineering approaches, and presents results of flight testing that demonstrate the applicability of the developed complex to atmospheric monitoring tasks and orbital mission design.

атмосферный зондпикоспутникаппарат-деплойерCanSatгруппировка малоразмерных аппаратовatmospheric probepicosatellitedeployerCanSatsmall satellite constellationReferencesKulu, E. CubeSats & Nanosatellites: 2024 Statistics, Forecast and Market Analysis / E. Kulu // 75th International Astronautical Congress (IAC-2024). – Milan, Italy : International Astronautical Federation, 2024.Kulu E. CubeSats & Nanosatellites: 2024 Statistics, Forecast and Market Analysis. 75th International Astronautical Congress (IAC-2024). Milan, Italy: International Astronautical Federation, 2024.Franzese, V. PocketQube picosatellites: survey of missions and technologies / V. Franzese // CEAS Space Journal. – 2025. – Vol. 17. – P. 1007–1018. DOI: 10.1007/s12567-025-00603-0Franzese V. PocketQube picosatellites: survey of missions and technologies. CEAS Space Journal. 2025;17:1007-1018. DOI: 10.1007/s12567-025-00603-0CanSat Guidelines 2025-2026 [Электронный ресурс] / European Space Agency (ESA). – Режим доступа: https://cansat.esa.int. – Дата доступа: 15.02.2026.CanSat Guidelines 2025-2026 [Electronic resource] / European Space Agency (ESA). Mode of access: https://cansat.esa.int. Date of access: 15.02.2026.CanSat: Design, Development, and Deployment of Open-Source Weather Monitoring Nano-Satellite / T. Alam, M. Javed, A.R. Qureshi [et al.] // 2024 4th International Conference on Digital Futures and Transformative Technologies (ICoDT2). – Islamabad, Pakistan, 2024. – P. 1–8. DOI: 10.1109/ICoDT262145.2024.10740189Alam T, Javed M, Qureshi AR. [et al.]. CanSat: Design, Development, and Deployment of Open-Source Weather Monitoring Nano-Satellite. 2024 4th International Conference on Digital Futures and Transformative Technologies (ICoDT2). Islamabad, Pakistan, 2024;1-8. DOI: 10.1109/ICoDT262145.2024.10740189Lay, K.S. High altitude balloon testing of Arduino and environmental sensors for CubeSat prototype / K.S. Lay, L. Li, M. Okutsu // HardwareX. – 2022. – Vol. 12. – Art. e00329. DOI: 10.1016/j.ohx.2022.e00329Lay KS, Li L, Okutsu M. High altitude balloon testing of Arduino and environmental sensors for CubeSat prototype. HardwareX. 2022;12:Art. e00329. DOI: 10.1016/j.ohx.2022.e00329Foust, R. Utilizing High Altitude Balloons as a Low-Cost CubeSat Test Platform / R. Foust [et al.] // 2020 IEEE Aerospace Conference. – Big Sky, MT : IEEE, 2020. DOI: 10.1109/AERO47225.2020.9172333Foust R. [et al.]. Utilizing High Altitude Balloons as a Low-Cost CubeSat Test Platform. 2020 IEEE Aerospace Conference. Big Sky, MT: IEEE, 2020. DOI: 10.1109/AERO47225.2020.9172333FOSSASat-2E Constellation: Unleashing Spacebased SatIoT for Industrial Applications through Picosatellites / J. Fernandez, A. Quijano Rivas, M. Parvej [et al.] // Proc. 73rd Int. Astronautical Congress (IAC-2022). – Paris: International Astronautical Federation, 2022.Fernandez J, Quijano Rivas A, Parvej M. [et al.]. FOSSASat-2E Constellation: Unleashing Space-based SatIoT for Industrial Applications through Picosatellites. Proc. 73rd Int. Astronautical Congress (IAC-2022). Paris : International Astronautical Federation, 2022.Utility and constraints of PocketQubes / J. Bouwmeester, S. Radu, M.S. Uludag [et al.] // CEAS Space Journal. – 2020. – Vol. 12, № 2. – P. 573–586. DOI: 10.1007/s12567-020-00300-0Bouwmeester J, Radu S, Uludag MS. [et al.] Utility and constraints of PocketQubes. CEAS Space Journal. 2020;12(2):573-586. DOI: 10.1007/s12567-020-00300-0CubeSat: A new generation of picosatellite for education and industry low-cost space experimentation / H. Heidt, J. Puig-Suari, A. Moore [et al.] // 14th Annual AIAA/USU Small Satellite Conf. – Logan : Utah State University, 2000. – SSC00-V-5.Heidt H, Puig-Suari J, Moore A. [et al.]. CubeSat: A new generation of picosatellite for education and industry low-cost space experimentation. 14th Annual AIAA/ USU Small Satellite Conf. Logan: Utah State University, 2000. SSC00-V-5.CubeSat Design Specification (CDS). Rev. 14.1 [Электронный ресурс] / The CubeSat Program, Cal Poly SLO. – 2022. – Режим доступа: https://www.cubesat.org. – Дата доступа: 24.02.2026.CubeSat Design Specification (CDS). Rev. 14.1 [Electronic resource] / The CubeSat Program, Cal Poly SLO. 2022. Mode of access: https://www.cubesat.org. Date of access: 24.02.2026.PocketQube Standard, Issue 1 [Электронный ресурс] / GAUSS Srl, Morehead State University, Kentucky Space. – 2018. – Режим доступа: https://www. gaussteam.com. – Дата доступа: 24.02.2026.PocketQube Standard, Issue 1 [Electronic resource] / GAUSS Srl, Morehead State University, Kentucky Space. 2018. Mode of access: https://www.gaussteam.com. Date of access: 24.02.2026.Chun, C. The CanSat Compendium: A Review of Scientific CanSats / C. Chun, M.H. Tanveer, S. Chakravarty // Machines. – 2023. – Vol. 11, № 7. – Art. 675. DOI: 10.3390/machines11070675Chun C, Tanveer MH, Chakravarty S. The CanSat Compendium: A Review of Scientific CanSats. Machines. 2023;11(7):Аrt. 675. DOI: 10.3390/machines11070675Юшкевич Е.Д. Система развертывания и управления группировки малоразмерных атмосферных зондов / Е.Д. Юшкевич [и др.] // Компьютерные технологии и анализ данных (CTDA’2024): материалы IV Междунар. науч.-практ. конф., Минск, 25–26 апр. 2024 г. – Минск: БГУ, 2024. – С. 129-132.Yushkevich ED, Kurakov IA, Boreyko DA, Ilyushenko AS. [et al.]. Deployment and control system for a constellation of small atmospheric probes. Computer Technologies and Data Analysis (CTDA’2024): Proc. of the IV Int. Scientific and Practical Conf., Minsk, Apr 25–26, 2024. Minsk: BSU. 2024:129-132.Юшкевич Е.Д. Разработка экспериментальных моделей пико-спутников и выпускной системы для запусков в атмосферу / Е.Д. Юшкевич [и др.] // Девятый Белорусский космический конгресс, 21–23 октября 2025 г., Минск: материалы конгресса: в 2 т. – Минск: Объединенный институт проблем информатики НАН Беларуси, 2025. – Т. 1. – С. 140–143.Yushkevich ED, Kurakov IA, Boreyko DA, Ilyushenko AS. [et al.]. Development of experimental picosatellite models and a deployment system for atmospheric launches. Ninth Belarusian Space Congress, Oct 21–23, 2025, Minsk : Congress proceedings: in 2 vols. Minsk: United Institute of Informatics Problems of the NAS of Belarus. 2025;1:140-143.Bendoukha, H.A. Link margin assessment for CubeSat using long range communication system / H.A. Bendoukha // International Review of Aerospace Engineering (IREASE). – 2022. – Vol. 15, No. 4. – Pp. 183–191. DOI: 10.15866/irease.v15i4.21970Bendoukha HA. Link margin assessment for CubeSat using long range communication system. International Review of Aerospace Engineering (IREASE). 2022;15(4):183-191. DOI: 10.15866/irease.v15i4.21970Гецов, П. Высокоточные беспилотные летательные аппараты – методы и средства ГНСС позиционирования / П. Гецов, С. Начев, Ванг Бо, Д. Зафиров // Исследование Земли из космоса. – 2019. – № 1. – С. 84–91. DOI: 10.31857/S0205-96142019184-91Getsov P, Nachev S, Bo Wang, Zafirov D. Precision drones – methods and means of GNSS-positioning. Issledovanie Zemli iz kosmosa. 2019;(1):84-91. DOI: 10.31857/S0205-96142019184-91Юшкевич Е.Д. Разработка экспериментальных моделей пикоспутников и выпускной системы для запусков в атмосферу / Е.Д. Юшкевич [и др.] // RusNanoSat-2025: сб. тезисов докл. VI рос. симпозиума по наноспутникам с междунар. участием. – Самара : Издво Самар. ун-та, 2025. – С. 175–177.Yushkevich ED, Kurakov IA, Boreyko DA, Ilyushenko AS. [et al.]. Development of experimental picosatellite models and a deployment system for atmospheric launches. RusNanoSat-2025: Abstracts of the VI Russian Symposium on Nanosatellites with Int. Participation. Samara: Samara Univ. Press. 2025:175-177.Юшкевич Е.Д. Разработка системы развертывания группировки сверхмалых атмосферных зондов / Е.Д. Юшкевич [и др.] // Приборостроение – 2025, Минск, 13–15 ноября 2025: материалы 18-й Междунар. науч.-техн. конф. – Минск: БНТУ, 2025. – С. 371–372.Yushkevich ED, Kurakov IA, Boreyko DA, Ilyushenko AS. [et al.]. Development of a deployment system for a constellation of ultra-small atmospheric probes. Priborostroyenie – 2025, Minsk, Nov 13–15, 2025: Proc. of the 18th Int. Scientific and Technical Conf. Minsk: BNTU. 2025:371-372.Morehead State University. MRFOD (Morehead-Roma FemtoSat Orbital Deployer) [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.moreheadstate.edu/academics/colleges/science/engineering-sciences/space-science-center/space-missions. – Дата доступа: 05.04.2026.Morehead State University. MRFOD (MoreheadRoma FemtoSat Orbital Deployer) [Electronic resource]. Mode of access: https://www.moreheadstate.edu/academics/colleges/science/engineering-sciences/space-science-center/space-missions. Date of access: 05.04.2026.Alba Orbital. Albapod v2: PocketQube deployer [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.albaorbital.com/deployers. – Дата доступа: 01.04.2026.Alba Orbital. Albapod v2: PocketQube deployer [Electronic resource]. Mode of access: https://www.albaorbital.com/deployers. Date of access: 01.04.2026.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.