Am ajuns in sfarsit la ultimul articol dedicat zborului inaugural al rachetei Vega, zbor in care se va gasi si primul satelit romanesc, Cubesat-ul Goliat.
Am pastrat la final acest ultim articol pentru ca el prefateaza lansarea de luni 13 februarie (asa cum este ea anuntata de agentia spatiala europeana ESA astazi) si se doreste a fi o analiza cat mai completa a misiunii prin care Romania isi va face debutul in industria spatiala, o analiza de care publicul de limba romana, cel care a finantat bugetul proiectului, spunem noi ca avea nevoie.
Am apelat pentru comentarii profesionale la echipa tehnica SpaceAlliance.ro si le multumim pe aceasta cale tuturor pentru efortul depus. Impreuna avem o experienta cumulata de cateva zeci de ani in domeniul spatial international-cu participare directa la zeci de misiuni europene si americane si o expertiza ce acopera sisteme de bord pentru sateliti (computere de bord, software de bord, controlul stabilitatii si orbitei, telecomunicatii, controlul termic al subsistemelor, sisteme de generare si distributie de electricitate ), sisteme de sol (antene, sisteme de stocare a datelor, software specializat pentru comunicatii), aspecte operationale ale satelitilor, procesare de date, aspecte de dinamica zborului etc.
Mentionam inca de la inceputul articolului ca aceste comentarii sunt de fapt o mini-analiza elaborata pe baza datelor facute publice de echipa de dezvoltare a satelitului Goliat, coordonata de agentia spatiala romana Rosa si deci unele aspecte tehnice pot fi usor diferite.
In final le uram tinerilor ingineri de la Rosa, aflati la prima lor experienta spatiala, mult succes si invitam publicul din Romania sa urmareasca lansarea si mai tarziu informatiile de pe orbita la sectiunea SpaceAlliance.ro dedicata acestui eveniment.
http://www.spacealliance.ro/goliatIn acest articol a venit timpul prezentarii partii stiintifice a satelitului romanesc Goliat. Ca si in articolul precedent, inca de la inceput, trebuie sa facem o paranteza si sa spunem ca datorita dimensiunilor reduse sunt multe limitari tehnologice.
De aceea experimentele stiintifice alese pentru Goliat au trebuit sa fie unele simple si pe cat posibil robuste. Nu este nimic spectaculos, ele au mai fost facute de multe ori inaintea lui Goliat dar misiunea romaneasca nu isi propune ceva spectaculos ci are in primul rand o latura politica. In contextul aderarii recente a Romaniei la agentia spatiala europeana ESA, autoritatile de la Bucuresti trebuiau sa demonstreze o vointa politica pentru finantarea sectorului aerospatial si o continuitate pe aceasta linie in anii viitori. Nu suntem singulari pentru ca si Polonia sau Ungaria-care au fiecare cate un satelit in misiunea Vega VV01- au finantat proiectele lor tot din aceleasi considerente.
ESA a raspuns acestor initiative si a oferit in mod gratuit posibilitatea de a zbura la bordul rachetei sale.
Pentru urmatoarele platforme care vor fi dezvoltate in Romania, acolo unde factorul politic va disparea si accentul va trebui pus pe experimente performante, va fi insa nevoie de concentrarea celor mai bune resurse din tara.
Sa trecem insa de acest preambul, la prezentarea instrumentelor stiintifice ale lui Goliat. Ele se numesc SAMIS, DOSE-N si CICLOP.
SAMIS isi propune studiul micrometeoritilor ce afecteaza un satelit intr-o orbita LEO (low Earth orbit). Senzorul SAMIS este de fapt un film super sensibil cu suprafata de 50 x 37 mm care prin deformare genereaza impulsuri electrice la fiecare impact cu un micro-meteorit. Energia impactului se traduce in nivelul deformarii si mai departe in nivelul semnalului electric generat. Inainte de citire semnalul este conditionat folosind un amplificator de sarcina, apoi ajunge la o unitate de achizitie (data acquisition board) care il stocheaza in memorie pentru a fi mai tarziu transmis in telemetrie.
DOSE-N este un experiment care isi propune masurarea dozei de radiatie cosmica (X si Gamma) ca functie de coordonatele geografice, timp si altitudine, folosind semnale furnizate de un senzor de tip semiconductor (o dioda).
Ca si in cazul celuilalt experiment semnalul analog generat de senzor este amplificat si apoi transmis unui convertor de semnal (analog-digital) si mai departe la unitatea de achizitie.
CICLOP este experimentul principal de la bordul lui Goliat-cel mai spectaculos dar in acelasi timp si cel mai sensibil (in primul rand datorita complexitatii).
Vorbim de fapt de o mini camera construita de subcontractorul ROSA, firma Pro Optica din Bucuresti. Desi proiectantii alesesera la inceput un senzor cu rezolutia de 5 MP ulterior ei au revenit si au montat pe camera un senzor de 3 MP (din cauza limitarilor tehnologice de care vorbeam la inceputul articolului dar si datorita linkului de comunicatie slab care ar fi ingreunat descarcarea datelor).
Sunt practic 3 componente:
• Senzorul optic
• Placa de baza cu procesorul integrat
• Sistemul optic
Senzorul CCD este cum spuneam unul cu rezolutia de 3 MP care va salva imaginile in format 4:3. Cum procesorul dedicat camerei este capabil de compresie JPEG cel mai probabil imaginile vor fi salvate si descarcate in acest format. Imaginea de mai jos listeaza o comparatie intre formatele clasice de imagini:
Fiecare imagine va acoperi o arie de 50 x 70 km, iar fiecare pixel va corespunde unei arii de 21 x 28 m. Mai jos am facut un mic calcul pentru o valoarea de 975 KB/poza pentru a vedea cate poze pot fi generate pe zi de misiunea Goliat:
E practic destul de evident ca pozele vor putea fi descarcate doar folosind downlinkul principal al statiei de la Marisel si va fi dificil de realizat cu ajutorul downlinkului secundar (ar trebui aproximativ 108 minute pentru descarcarea unei poze in acest caz).
Pentru simulare am folosit 2 variante ale downlinkul primar: varianta cu 9.6 kbps si varianta cu 115 kbps. Vor fi 5 contacte cu statia de sol zilnic, fiecare cu o durata medie de 8 minute. In prima varianta descarcarea unei poze dureaza 13.6 minute si necesita deci o reconstructie ulterioara (jumatate din date trebuie descarcate intr-o trecere si cealalta in trecerea urmatoare). Varianta a doua este singura convenabila –aproximativ 1 minut pentru descarcarea unei poze.
Sa dam cateva detalii si despre optica acestei camere, care a fost dezvoltata in Romania. CICLOP este o camera cu un camp vizual de 6 grade si o distanta focala de 57 mm, ce foloseste 4 lentile si o prisma.
credit ROSA
Inca o data, calitatea asamblarii si a prelucrarii opticii va da masura robustetei acestei camere la conditiile vitrege din spatiu.
Pentru a nu pune presiune pe calculatorul de bord al satelitului, camera CICLOP are un processor dedicat de tip ADSP-BF561 construit de firma americana Analog Devices Inc.
Caracteristicile procesorului sunt listate mai jos:
Sa ne referim in final la potentiale probleme care apar in general in spatiu la camere de acest fel. Cum spuneam optica este sensibila la variatiile de temperatura mari intre eclipsa si expunerea solara. Partea de electronica este sensibila la radiatii si deasemenea la gradientul de temperatura.
In cele din urma reusita unor poze depinde in foarte mare masura de stabilizarea satelitului. Inainte de activarea obiectivului camerei trebuie verificate toate conditiile de zbor- satelitul nu trebuie sa se roteasca (pentru a evita ‘miscarea’ imaginilor) si deasemenea trebuie sa fie orientat corect catre tinta de la sol.
SurseGOLIAT press kit-ROSAGOLIAT – project overview-CubeSat Developers' WorkshopS-band ground station prototype for low-earth orbit nanosatellite missions-Octavian CRISTEA, Paul DOLEA, Paul Vlăduţ DASCĂLCubeSats for the VEGA Maiden Flight-2010 CubeSat Developers' WorkshopUniversity of Bucharest CubeSat Project-ROSACUBESAT EDUCATIONAL PAYLOAD ON THE VEGA MAIDEN FLIGHT-INTERFACE CONTROL DOCUMENT-ESAGOLIAT SPACE MISSION: EARTH OBSERVATION AND NEAR EARTH ENVIRONMENT MONITORING USING NANOSATELLITES-Mugurel Balan,Marius-Ioan Piso,Adrian Mihail Stoica,Claudiu Gabriel Dragasanu,Marius Florin Trusculescu,Corina Mihaela DumitruCUBESAT FORMATION FLYING: A SUITABLE PLATFORM FOR SPACE SITUATIONAL AWARENESS APPLICATIONS-M. Balan,M. Piso,M. Trusculescu,C. Dragasanu,A. PandeleVEGA user's manual-ArianespaceAcest articol este compilat de echipa noastra tehnica si este proprietatea SpaceAlliance.
Orice citare a unor paragrafe din acest articol trebuie sa precizeze clar sursa originala (link si ©SpaceAlliance.ro)