Cum este construit si cum functioneaza GOLIAT, primul satelit romanesc

De la computer de bord la sisteme de comunicatii si de control a altitudinii. GALERIE FOTO

GOLIAT, primul satelit romanesc, este un nanosatelit, construit pe standardul CubeSat. Aparatul are o greutate de 1062 grame si dimensiuni de 100 mm cubi. Satelitul are o putere electrica de 2 W.

Comunicatiile radio se vor realiza cu ajutorul unei balize acordata pe frecventa de emisie de 437,485 MHz (compensare Doppler) cu modulare AFSK la 1200 bps (protocol AX.25) si cod Morse la 20 de cuvinte pe minut. Emitatorul principal opereaza in banda de 2,4 GHz si are o viteza de transfer de pana la 114,2 kbps.

Satelitul GOLIAT integreaza patru subsisteme ce asigura functiile de baza: calculator de bord, sursa de alimentare cu energie electrica, sistem de radiocomunicatii si sistem pentru determinare si control a altitudinii.

Computer de bord - sistem autonom de comanda si control

Pentru realizarea satelitului GOLIAT a fost folosit un calculator de bord comercial ce utilizeaza un microprocesor din familia MSP430. Ulterior, subsistemul a fost suplimentat cu ul alt modul realizat in cadrul colectivului de cercetare si bazat pe acelasi tip de procesor. Comunicatiile intre componentele computerului de bord si celelalte subsisteme se face uitlizand interfete SPI si UART.

Sistem de comunicatii

Satelitul transmite informatii utilizand doua module radio comandate independent.

Primul modul il constituie baliza ce transmite cu o frecventa de 437,485 MHz pe toata durata orbitei la intervale scurte de timp. Datele pot fi receptionate de orice radioamator utilizand modulatie AFSK la 1200 bps cu protocol AX.25 si modulatie Morse la o viteza de 20 cuvinte pe minut.

Pe aceasta frecventa vor fi transmisi parametri generali de functionare a satelitului. Baliza are si o functie de receptie a comenzilor, ca functie alternativa pentru cel de-al doilea emitator.

Al doilea modul radio functioneaza in banda de 2,4 GHz si utilizeaza un produs comercial cu exeperienta anterioara in zbor. Acesta poate opera la o viteza de transfer maxima de 115,2 kbps si este proiectat sa fie operational doar cand se afla in raza de comunicare a cel putin unei statii de sol.

Aceasta este conexiunea radio pe care vor fi transmise la sol imaginile si datele de la experimente. De asemenea, aceasta va fi utilizata si la receptia comenzilor transmise de la sol.

Sursa de alimentare cu energie electrica

Din cauza particularitatilor intrumentelor stiintifice sensibile la zgomot, o sursa de alimentare cu energie electrica a fost dezvoltata special pentru GOLIAT. Sursa are la intrare tensiunea generata de panourile solare, iar la iesire tensiunile stabilizate de 3,3V, 5V si tensiunea directa (nestabilizata) a acumulatorilor.

Doua perechi de acumulatori de tip Li-Ion sun incarcate cand satelitul se afla in fluxul luminos al Soarelui pentru a functiona ca sursa de tensiune cand GOLIAT se afla in umbra Pamantului.

Sistem pentru determinarea si controlul altitudinii satelitului

Prin altitudine se intelege pozitia si orientarea satelitului la orice moment de timp. Subsistemul dezvoltat pentru GOLIAT integreaza senzori si actuatoare pentru a determina pozitia si orientarea satelitului la orice moment de timp si pentru a orienta camera catre zona de interes.

Pentru determinarea pozitiei satelitul utilizeaza un modul GPS. Alternativ, un altgoritm special dezvoltat, estimeaza pozitia la orice moment de timp cu acuratete mai mica.

Orientarea satelitului se determina prin interogarea, pentru pozitia data, a modelului de camp magnetic implementat pe cel de-al doilea procesor al computerului de bord, si compararea rezultatelor modelului cu masurarile magnetometrului triaxial montat la bord.

Orientarea satelitului pe doua axe perpendiculare poate fi comandata utilizand un ansamblu de doua roti volante montate pe micro-motoare electrice si comandate tot de cel de-al doilea microprocesor al computerului de bord.

Infrastructura de sol

Operarea primului satelit romanesc se va face utilizand doua statii de sol, una langa Bucuresti si una langa Cluj-Napoca. Cele doua statii au fost echipate complet pentru a asigura receptia datelor de la satelit pe cele doua frecvente radio, precum si incarcarea comenzilor sa a unor noi parametrii de operare catre satelit.