Home Satelity Jak zbudowany jest satelita ?
Jak zbudowany jest satelita (na przykładzie SSETI EXPRESS) ? PDF Print E-mail
Written by Rafal Burek   
Saturday, 26 May 2012 17:32

Ten artykuł napisałem w 2005 opierając się na doświadczeniach nabytych podczas misji SSETI EXPRESS. SSETI Express został wystrzelony 28 10 2005. Jako członek zespołu Operations Team brałem udział w przygotowaniach jak i samym sterowaniu tym że satelitą. Szerszy opis przebiegu misji można znaleźć tutaj.

Jak powstał projekt satelity zbudowanego przez studentów z całej Europy ( w tym Polski ), z czego się składa i dlaczego jest tak ważny?

 

Wszyscy wiemy że budowanie satelitów to nie taka łatwa sprawa. Szczególnie biorąc pod uwagę koszty projektowania, budowania, wystrzelenia i zarządzania na orbicie. Właśnie dlatego powstała organizacja SSETI (Student Space Exploration & Technology Initiative) powołana przez biuro Education Office, należące do Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA - Europejska Agencja Kosmiczna). Zrzeszała ona studentów z całej Europy, po to by mogli oni brać czynny udział w budowaniu satelitów i w podboju kosmosu. SSETI prowadziło trzy projekty ( ESEO – orbiter Ziemi, ESMO – orbiter księżyca i SSETI Express). Wszyscy należący do organizacji (tylko i wyłącznie studenci) byli  podzieleni na konkretne zespoły, które mały przydzielenie im zadania do wykonania , czyli zaprojektowanie i zbudowanie podsystemu spełniającego założenia misji.

SSETI Express jest to dość niezwykły satelita, i to nie tylko dlatego że jest najprawdopodobniej jednym z najszybciej wykonanych satelitów na świecie ( zaprojektowanie i zbudowanie w pełni funkcjonalnego satelity zajęło tylko 18 miesięcy ). Ale dlatego, iż wykonali to studenci z różnych państw Europy, komunikując się za pomocą Internetu, oraz na warsztatach organizowanych w centrum technologicznym ESA ( ESTEC).

Projekt satelity podzielony jest na kolejne fazy, które organizują prace poszczególnych zespołów w czasie. I tak każda faza obejmuje :

Faza 0 :

  1. Czemu ma służyć dana misja ( np. obserwacja Ziemi, telewizja satelitarna czy komunikacja między użytkownikami )
  2. Jakie elementy mają się znajdować na satelicie ( np. kamera, teleskop itp.)
  3. Warunki środowiskowe które będą wpływały na pracę satelity
  4. Wstępne określenie budżetu przeznaczonego na ten cel

Faza A :

  1. Określenie elementów krytycznych dla misji
  2. Określenie poszczególnych podsystemów i  ich niezawodności

Faza B :

  1. Szczegółowy opis elementów wchodzących w skład satelity i określenia ich współpracy
  2. Rozdział pracy na poszczególne zespoły

Faza C :

  1. Budowa pierwszych modeli na podstawie wcześniejszych założeń i ich weryfikacja poprzez przeprowadzanie testów i analiz.

Faza D :

Budowa i testowanie satelity (najtrudniejsza część projektu)

Każdy satelita po integracji poszczególnych elementów musi przejść szereg testów by otrzymał status gotowego do startu. Są to takie testy jak:

  1. sprawdzenie współpracy wszystkich podsystemów;
  2. wytrzymałościowe potwierdzające że satelita umieszczony na rakiecie "przeżyje” wibracje i wstrząsy związane ze startem rakiety;
  3. w komorze termiczno - próżniowej (symuluje się warunki panujące w przestrzeni kosmicznej);
  4. w komorze imitującej zakłócenia pola elektromagnetycznego np. jakie zakłócenia są generowane przez poszczególne urządzenia satelity i jaka jest ich odporność na zakłócenia przez inne elementy itp.;
  5. w niektórych przypadkach testowana jest, albo przynajmniej sprawdzana na drodze symulacji komputerowej odporność urządzeń na promieniowanie kosmiczne.

Faza E :

  1. Wystrzelenia satelity na orbitę i jego eksploatacja (główniej według procedur wcześniej określonych podczas testów na Ziemi)

Faza F :

  1. Zakończenie misji;
  2. Archiwizacja i podsumowanie otrzymanych danych;
  3. Zebranie wszystkich informacji na temat problemów na które się napotkano podczas wykonywania misji by przekazać dla przyszłych pokoleń.

W odpowiednim rozmieszczeniu wszystkiego na swoim miejscu pomagają odpowiednie programy modelowania trójwymiarowego (dla potrzeb Sseti Express wykorzystywana była CATIA).


Podsystemy bez których satelita „nie mógłby żyć” : Każdy satelita składa się z dwóch podstawowych modułów : serwisowego i ładunku (payload). Urządzenia modułu serwisowego odpowiadają za funkcjonowanie całego satelity i awaria któregokolwiek z nich, oznacza utratę misji. Największy nacisk w budowie satelitów kładzie się na jego niezawodność. W praktyce oznacza to że urządzenie musi zostać wielokrotnie przetestowane. Często wybiera się nie to co najnowsze i szybsze, tylko co sprawdzone i pewne w użyciu. Większość tych systemów jest dublowana, po to by gdy nie zadziała prawidłowo jeden, można było wykorzystać zapasowy.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

AOCS ( Attitude and Orbit Control System ) - System kontroli pozycji


Założeniem systemu jest stabilizacja położenia satelity na orbicie (np. odpowiednie ustawienie satelity względem Słońca, bądź Ziemi). Najprostszym sposobem stabilizacji (używanym również w Sseti Express) jest umieszczenie na pokładzie magnesów, które by ustawiały nasz obiekt wzdłuż linii pola magnetycznego Ziemi (ten rodzaj stabilizacji dotyczy tylko i wyłącznie płaszczyzny położenia satelity). Oznacza to że może on się nadal kręcić wokół własnej osi, więc można albo zastosować silniki hamujące albo wykorzystać efekt żyroskopowy do całkowitej stabilizacji.


Na Sseti Express aktualna położenie satelity jest znane dzięki zamieszczeniu na pokładzie czujników położenia Słońca (sun-sensors). Są one rozmieszczone na każdej ze ścianek satelity, jeśli pada na nie światło słoneczne po prostu mówią że „z tej strony” jest one widoczne, a komputer mając tą informacje potrafi policzyć pozycje względem Słońca.

 

 

 

 

 

 

 

 

OBC ( On – Board Computer )
Komputer pokładowy jest jednostką centralna systemu. Odpowiada miedzy innymi za :

  1. Wydawanie rozkazów do podsystemów po wcześniejszym otrzymaniu telekomendy (TC) z stacji naziemnej (GS - Ground Station), ale też za odpowiednie formatowanie danych, później wysyłanych przez system łączności na Ziemię ( TM – telemetria).
  2. Sprawdza stan działania satelity (temperatury, napięcia, przeciążenie itp.)
  3. Dostarcza informacje do wszystkich podsystemów, gdy jest im coś potrzebne z "zewnątrz".

 

 

SYSTEM TELEMETRYCZNY (komunikacja radiowa)
Radio jest niezbędnym elementem satelity, gdyż jest to jedyna droga do wysłania poleceń dla satelity i odebrania danych z orbity. Sama budowa i ilość przesyłania danych zależy np. od częstotliwości na których będą one nadawane. Sseti Express nadawał na dwóch częstotliwościach :

  1. UHF ( zarządzanie satelitą odbywać się będzie z Aalborg i z WARSZAWY )
  2. S-Band (Svalsat). Antenę zdolną do nadawania na tych zakresach fal przygotował zespół z Politechniki Wrocławskiej.

 


 

EPS ( Electrical Power System ) - System zasilający

System ten jest odpowiedzialny za dostarczenie energii do wszystkich podzespołów które jej potrzebują. Odpowiedzialny jest także za ładowanie akumulatorów za pomocą paneli słonecznych.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TCS (Thermal Control System)
Podczas projektowania danej części czy elementu trzeba ciągle brać pod uwagę to że warunki panujące w kosmosie są odmienne niż na Ziemi. Panuje tam próżnia, czyli w otoczeniu satelity jest znacznie utrudniona wymiana ciepła. Dlatego przy rozmieszczaniu odpowiednich podsystemów trzeba wziąć pod uwagę to ile wydziela on ciepła i gdzie by mogła być ta energia oddawana. Na orbicie statek wystawiony jest cały czas na promieniowanie słoneczne o większym natężeniu niż na Ziemi (1367 W/m2), oraz na wszystkie inne zakresy fal, które "normalnie" pochłania atmosfera. Niektóre z wymienionych elementów satelity, jeśli znajdują się w cieniu mogą być schładzane do temperatury nawet - 200oC, a wystawione na Słońce mogą osiągnąć kilkaset stopni Celsjusza.

 

 

 

MCC (Mission Control Center )
Jest to główny ośrodek sterujący, w którym bez przerwy sztab operatorów wyposażonych w dedykowane komputery i oprogramowanie czuwa nad  przebiegiem misji. Zadaniem operatora jest wysyłać ( TC – telekomendy ) i analizować stan satelity odbierając dane ( TM – telemetrię).



 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

PAYLOAD (Systemy dodatkowe spełniające założenia misji)
Z reguły w ramach „payload” umieszcza się kilka lub kilkanaście różnych przyrządów. To właśnie on jest tym co ma być umieszczone na orbicie i tam ma działać by wypełnić założenia misji. Awaria któregokolwiek z nich nie powoduje utraty misji. Pozostałe podsystemu mogą dalej wykonywać swoje zadanie.


Dla SSETI Express :


KAMERA


 

Propulsion System ( System spalania lub uwalniania sprężonego gazu w celu uzyskania ciągu )

Zadaniem tego podsystemu jest sprawdzenie nowej, taniej i prostej koncepcji stabilizacji małego satelity na orbicie.

 

 

Charakterystyczne dla tej misji jest to, Sseti Express zabiera na swoim pokładzie trzy „cubsat- y” (małe satelity o wymiarach 10x10x10cm i wadze nie większej niż kilogram). Zostały one umieszczone w specjalnym pojemniku (T-Pod) , który za pomocą sprężyny wypychającej od dołu, wyśle je na swoją własną orbitę.


Przebieg integracji i testowania satelity :




 

 

 

 

 

 


Sseti Express nie jest po prostu satelitą, jest dziełem „zapaleńców” chcących udowodnić światu że są gotowi tworzyć przyszłość, spełniając swoje marzenia.
„LET’S LAUNCH A DREAM”

 

Rafał Burek

Członek grupy Operations Team SSETI EXPRESS

 

Last Updated on Saturday, 23 June 2012 15:45
 

Add comment


Security code
Refresh

Banner
Joomla 1.5 layout, cheap business hosting.