Aceste comentarii profesionale sunt realizate de 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/goliat
La momentul cand publicam acest articol Goliat este in spatiu de 30 de ore si a incheiat 18 orbite complete in jurul Pamantului. Cu toate acestea nici un fel de telemetrie nu a putut fi receptionata inca de la satelit, desi ieri seara un radioamator din Florida a pretins ca ar fi intrat in contact cu satelitul. Informatia nu a putut fi insa confirmata cu date clare asa ca speram totusi ca in urmatoarele ore, macar unul din radioamatori sa confirme receptionarea semnalului de identificare al satelitului - pentru ca acest lucru ar insemna ca cel putin sistemele de la bord sunt functionale si este doar o chestiune de setare corecta a echipamentului de sol pentru a avea o buna achizitie.
Statiile oficiale de la Marisel si Bucuresti/Magurele nu au putut deocamdata sa stabileasca nici un fel de comunicatie cu Goliat in ciuda eforturilor facute ieri si astazi. Mai mult, din presa de azi aflam ca o parte din echipamentele tehnice ale statiei din Marisel au fost mutate la Cluj in speranta imbunatatirii sanselor de receptie.
http://www.adevarul.ro/locale/cluj-napoca/FOTO_Primul_satelit_romanesc-receptionat_dintr-un_cartier_clujean-_-Gheorgheni-avem_o_problema_0_645535906.htmlReluam mai jos o parte din comentariile pe care le-au facut specialistii nostri inainte de lansare in descrierea sistemului de comunicatie, in speranta ca aceste informatii vor fi utile tinerei echipe de la Rosa:
"Important de mentionat faptul ca acest echipament (transceiver de tip MHX-2400, construit de firma canadiana Microhard Systems Inc.) poate corecta automat pana la 60 kHz Doppler-shift, nefiind necesare alte echipamente mai complexe pentru a corecta efectul de Doppler. Pentru un satelit aflat pe orbita la 800 km altitudine, efectul de Doppler la frecventa de 2,4GHz este de maxim +/-54 kHz (+ cand satelitul de aproprie de observator, - cand satelitul de departeaza, iar efect maxim la Aquisition Of Signal respectiv Loss Of Signal). Cum Goliat se afla pe o orbita see you Apogee de 1450 km este posibil ca pentru unele contacte sol-satelit achizitia semnalului sa dureze see you pana la 1-2 minute mai mult decat de obicei, din cauza efectului de Doppler mai accentuat la AOS.
„Beacon”-ul, care lucreaza in banda de frecventa destinata radio-amatorilor la 437.485MHz see you o putere de iesire de maxim 300mW, genereaza in primul rand un semnal de identificare la intervale de timp presetabile si totodata transmite bus-telemetry la o viteza de 1,2 kbps modulat AFSK. In situatii exceptionale cand MHX-2400 este indisponibil, se poate configura computerul on-board ca sa accepte telecomenzi de la statia de sol prin acest tranceiver in acest fel asigurandu-se o redundanta a transmisiei datelor sol-spatiu / spatiu-sol (eventual chiar si a datelor de payload)."
Deocamdata situatia se prezinta in felul urmator:
ALMASat-1 received and decodede-St@r not receivedGoliath not receivedMaSat-1 received and decodedPW-Sat received and decodedRobusta not receivedUniCubeSat not receivedXatcobeo received and decodedSatelitul maghiar si cel polonez au transmis asadar cu succes date catre statiile lor, in timp ce patru dintre Cubesat-uri (intre care si Goliat) nu au confirmat inca.
Pentru conformitate trebuie sa spunem ca Goliat are identificatorul NORAD 38080. El a fost al patrulea satelit lansat in zborul de ieri (piece of launch D pentru cei care cunosc terminologia) si s-a aflat in tubul lansator P-POD 1 alaturi de E-st@r (Italia) si Xatcobeo(Spania). Dintre ele satelitul spaniol a functionat corect, astfel ca putem inlatura suspiciunile cu privire la o miscare de rotatie neprevazuta indusa la lansare.
Mai multe detalii pe pagina dedicata misiunilor din zborul Vega VV01:
http://www.spacealliance.ro/goliat/cubesats.html
Incheiem aceasta paranteza suplimentara, dar necesara in contextul in care nu avem nici un comunicat de presa oficial in aceasta perioada si trecem mai departe la subiectul principal al acestui articol.
Am ajuns in analiza noastra asupra micului satelit romanesc Goliat la unul din sistemele critice-AOCS in terminologia clasica (‘attitude and orbit control system’) sau ADCS (‘attitude determination and control system’) cum a fost denumit de echipa de la Rosa (pentru ca datorita lipsei propulsiei nu exista posibilitatea de a modifica altitudinea orbitei).
Oricare ar fi insa acronimul, sistemul este responsabil cu reglarea orientarii satelitului in spatiu.
Spunem ca acest sistem este unul critic pentru ca de buna sa functionare depinde in mod esential si buna functionare a satelitului. Fara o operare nominala a ADCS, satelitul poate intra intr-o miscare de rotatie necontrolata cu consecinte directe in achizitia semnalului (acesta fiind oricum slab si statiile de sol fiind echipamente de amatori este destul de greu de a obtine ‘lock’ de la o platforma care se roteste la rpm ridicat), in incarcarea corecta a bateriilor pentru eclipsa (cu consecinte dramatice asupra bugetului electric, putand induce un reset autonom a calculatorului de bord) sau chiar cu consecinte asupra calitatii datelor stiintifice (fara o stabilizare corespunzatoare la expunerea imaginilor acestea pot iesi miscate-asa numitul ‘smearing effect’).
Mai mult, la un satelit care sta prea mult intr-o miscare de rotatie necontrolata, in mod natural, datorita perturbatiilor orbitale, exista tendinta de a avea o crestere a momentului de rotatie, iar acest lucru poate deveni critic pentru unele echipamente care sunt in bucla de control a sistemului ADCS - ne referim aici cu predilectie la ‘reaction wheels’ care sunt niste motoare electrice ce genereaza moment unghiular si au niste limite constructtive stricte. Dincolo de o rotatie maximala de operare garantata de producator, ele se pot deteriora iremediabil datorita efectelor termice sau a solicitarilor lagarelor de sustinere.
Asa cum vom explica mai departe stabilizarea lui Goliat mizeaza numai pe aceste mecanisme, iar daca ele vor fi deteriorate putem spune ca misiunea este in mare pericol de a se incheia. Este una din defectiunile ‘clasice’ care afecteaza satelitii, chiar si platformele mult mai performante decat Goliat cum sunt spre exemplu satelitii de telecomunicatie. Acolo exista insa de obicei o masura suplimentara de protectie de care Goliat nu dispune-adica motoarele de bord pot la o adica sa furnizeze o contrarotatie care sa anuleze ‘spinningul’ necontrolat si sa aduca ‘reaction wheels’ la rpm normale.
Sa detaliem un pic sistemul ADCS. Din punct de vedere functional exista 2 functii majore:
-ADS (‘attitude determination system’)
-ACS (‘attitude control system’)
Prima reflecta in fapt partea de senzori-adica achizitia datelor pentru stabilirea orientarii pe care o are satelitul in spatiu la un moment dat, in timp ce a doua reflecta comanda sistemelor de control pentru o anumita orientare. Aceasta comanda este executata dupa procesarea (intr-un filtru Kalman specializat) a tuturor informatiilor acumulate de la senzori.
In centrul deciziei este un computer MSP430 dedicat functiilor ADCS (proiectantii lui Goliat au pus pe satelit doua computere tocmai in ideea de a separa sarcinile si de a nu incarca suplimentar un singur computer).
Din pacate cum spuneam inca de la inceputul seriei noastre dedicate lui Goliat, miniaturizarea platformelor Cubesat-standard pe care il foloseste si Goliat- a impus foarte multe restrictii.
De aceea sistemul ADCS este unul minimal si daca logica (SW de bord) nu a prevazut situatiile exceptionale din spatiu, in conditiile performantelor reduse de care dispune, pot aparea situatii neplacute care sunt foarte greu de recuperat de la sol.
Pe scurt, Goliat dispune de:
1. Un computer dedicat ADCS-tip MSP 430
2. Partea de senzori
• Magnetometru triaxial de tip Honeywell HMR 3400
• Receptor GPS de tip Trimble 58048-00
3. Partea de comanda
• 2 reaction wheel (deci control asupra a doua axe de rotatie)
4. OBSW (onboard SW dedicat) cu TLE (update disponibil doar de la sol prin comenzi) si model al campului magnetic terestru IGRF
Vom detalia pe larg aceste echipamente in articolul viitor.
Urmariti in timp real detaliile orbitei satelitului romanesc Goliat:
http://www.spacealliance.ro/satprop_GE/SatPropagatorApplet_Goliat.html
Pentru ultimele noutati despre Goliat urmariti sectiunea dedicata lui pe pagina SpaceAlliance:
http://www.spacealliance.ro/goliat/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)