„Elektronika w służbie astronautyki”, wykład w ramach przedmiotu Internetowe Systemy Pomiarowe

1. „Elektronika w służbie astronautyki”, wykład w ramach przedmiotu Internetowe Systemy Pomiarowe Niezwykłe pole zastosowania zaawansowanych urządzeń elektronicznych Polska aktywność w badaniach kosmicznych i edukacji Perspektywy inż. Andrzej Cichocki, A.Cichocki@stud.elka.pw.edu.pl

2. Plan prezentacji Po co to wszystko ? Astronautyka i astronomia – pole działań Zadania statków kosmicznych Zadania przyrządów elektronicznych Struktura sztucznego satelity Na czym polega ta sztuka? Aktywność światowa w branży kosmicznej (NASA) Udział Polski Trochę polityki

3. Po co to wszystko? • Powszechność zastosowań elektroniki • Elektronika specjalizowana • Elektronika jako narzędzie • Nowe pola działań • Astronomia • Astronautyka • Astrofizyka i fizyka wielkich energii • 5. Zastosowania pionierskie – wynalazki • 6. Napęd dla rozwoju przemysłu ( „kosmos” schodzi • na Ziemię) • 7. Aspekt ekonomiczny ($$$)

4. Po co to wszystko? • Astronomia – nauka o ciałach niebieskich, ich budowie i ruchach, pochodzeniu i ewolucji oraz materii rozproszonej w przestrzeni kosmicznej • Odpowiedź na najtrudniejsze pytania ludzkości • Tyle rzeczy do zbadania • Planety (ekspansja rodzaju ludzkiego, terraformacje) • Układ Słoneczny • Komety • Zderzenia kosmiczne (czy jesteśmy bezpieczni? ) • Narzędzie? Prawie wyłącznie obserwacje

5. Po co to wszystko? • Astronautyka – zespół nauk zajmujący się lotami poza atmosferę ziemską, a także badaniami przestrzeni kosmicznej • Badania kosmiczne • Wykorzystanie przestrzeni kosmicznej do ludzkich potrzeb • Narzędzie? • Technika rakietowa • Elektronika • Mechanika • … • Astrobiologia

6. Pole działań dla elektroniki Aparatura badawcza eksperymentów kosmicznych Aparatura pokładowa statków kosmicznych Przetwarzanie obrazów (obserwacje astronomiczne) Komunikacja ….

7. Zadania statków kosmicznych • Statki kosmiczne: • Satelity • Orbitalne stacje kosmiczne • Sondy kosmiczne • Próbniki • Lądowniki • Rakiety, wahadłowce…

8. Zadania statków kosmicznych • Podział satelitów ze względu na badania: • Badawczy • Obserwacyjny • Meteorologiczny • Mapujący teren • Zarządzanie kryzysowe • Szpiegowski • Nawigacyjny • Wojskowy • Orbitalne stacje kosmiczne • Killersat

9. Zadania elektroniki • Elektronika w przyrządach kosmicznych: • Podtrzymywanie życia • Nawigacja • Orientacja położenia • Sterowanie • Łączność • Zasilanie • Regulacja termiczna • Gromadzenie danych • Eksperymenty

10. Struktura systemu satelitarnego • Segment kosmiczny • Satelita • Konstelacja satelitów • Segment naziemny • Stacja naziemna • Wystrzelenie • Centrum kontroli lotu • Infrastruktura wymiany danych • Kontrola deorbitacji

11. Struktura systemu satelitarnego Segment kosmiczny

12. Struktura systemu satelitarnego • Segment kosmiczny (platforma) • OBDH • COMM • EPS • AOCS • STRU • TCS • CONF • PROP • BUS

13. Struktura systemu satelitarnego • Komputer pokładowy • Spotykane nazwy: • OBDH – On-board Data Handling • OBC – On-board Computer • Zadania: • Przetwarzaniem danych na pokładzie satelity, • Dystrybucja sygnałów sterujących do pozostałych podsystemów i zbieranie predykatów • Wykonywanie rozkazów z Ziemi (telekomend) • Formowanie telemetrii do przesłania na Ziemię • Housekeeping i przechowywanie danych

14. Struktura systemu satelitarnego • Moduł Komunikacji Pokładowej • Spotykane nazwy: • COMM – Communications • Zadania: • Zapewnienie łączności ze stacją naziemną • Czasem też zarządzanie podstawowymi funkcjami satelity w trybie bezpiecznym

15. Struktura systemu satelitarnego • Moduł Zasilania • Spotykane nazwy: • EPS – Electrical Power Supply • PSU – Power Supply Unit • Zadania: • Zapewnienie zasilania pozostałym modułom (np. przetwarzanie energii słonecznej, śledzenie MPP) • Wyłączanie i włączanie modułów • Czasem też zarządzanie podstawowymi funkcjami satelity w trybie bezpiecznym • Przełączanie trybów działania

16. Struktura systemu satelitarnego • Moduł Stabilizacji • Spotykane nazwy: • ACS,ACDS,AOCS – Altitude/Attitude Control/Determination System • Zadania: • Minimalizacja osiowych prędkości obrotowych (np. w celu robienia zdjęć) • Orientacja położenia • Przeprowadzanie manewrów zmiany orbity • Zmiana pola widzenia…

17. Struktura systemu satelitarnego • Struktura mechaniczna • Spotykane nazwy: • STRU – Mechanical structure • Zadania: • Utrzymanie elementów satelity • Zapewnienie przewodnictwa/izolacji termicznej • Ekranowanie/ochrona przed promieniowaniem • Neutralizacja efektów ładowania elektrostatycznego • Ochrona przed udarami/drganiami

18. Struktura systemu satelitarnego • Konfiguracja mechaniczna/termiczna • Spotykane nazwy: • CONF – Configuration • To nie podsystem, ale proces do przeprowadzenia. Polega na takim ustawieniu obudów (boxes) modułów satelity, aby mogły one prawidłowo funkcjonować i nie przeszkadzać sobie nawzajem.

19. Struktura systemu satelitarnego • Moduł Kontroli Termicznej • Spotykane nazwy: • TCS – Thermal Control System • Zadania: • Zapewnienie odpowiedniej do działania temperatury modułom elektronicznym i mechanicznym satelity • Odprowadzanie (wypromieniowanie ciepła) lub podgrzewanie elementów.

20. Struktura systemu satelitarnego • Zespół Napędowy • Spotykane nazwy: • PROP – Propulsion • Zadania: • Efektory AOCS • Napęd gazowy, chemiczny, jonowy, niekonwencjonalny…

21. Struktura systemu satelitarnego • Magistrala danych, szyna zasilania • Spotykane nazwy: • BUS,HARN – Data Bus, Power Supply Rail, Harness • Zadania: • Wymiana danych pomiędzy podsystemami • SpaceWire, CAN, Ethernet.. • Doprowadzenie zasilania do każdego modułu

22. Struktura systemu satelitarnego • Segment kosmiczny (eksperyment/ładunek uzyteczny) -Payload • Kamery • Spektrometry • Przekaźniki komunikacyjne • Fotometry • Magnetometry • Sondy do pomiarów w plazmie • Dozymetry • …