TRISAT predstavlja pomemben korak internacionalizacije slovenske vesoljske industrije z ovrednotenjem njene tehnologije, promocijo vesoljskega inženirstva in spodbujanja mednarodnega sodelovanja. Inovativna minimizacija sistemov in tehnološka demonstracija TRISAT misije bo zagotovila kompetenco trga za slovenske vesoljske proizvode.

Po standardih Evropske vesoljske agencije (ESA) velja TRISAT za nano satelit. Kljub temu njegov tehnološki vidik potrjuje koncept minimizacije tehnologije z zadovoljivim aplikativnim rezultatom v obliki multi-spektralnega slikanja zemeljskega površja v kratkovalovnem področju. Trenutno smo identificirali tri potencialne uporabnike pridobljenih podatkov oddaljenega opazovanja:

  • Ministrstvo za kmetijstvo in okolje RS,,
  • Agencijo RS za okolje in
  • Zavarovalnico Maribor.

Minituariuzirana tehnologija na krovu satelita TRISAT je pomembna za različne programe Evropske vesoljske agencije, ki se ukvarjajo z oddaljenim opazovanjem zemeljskega površja in telekomunikacijami.

Misijo vodi ekipa OBDH (On-Board Data Handling), ki je nastala v času sodelovanja z Evropsko vesoljsko agencijo pri misiji ESMO (European student Moon Orbiter).

Ekipo danes sestavljajo študenti različnih študijskih smeri, ki bodo v sklopu misije dobili edinstveno priložnost, da si pridobijo dragocene in zahtevne izkušnje na področju vesoljskih tehnologij. Znižanje vstopnega nivoja vesoljskega raziskovanja in tehnologij bo pripomoglo univerzi, da v prihodnje izvede še več različnih vesoljskih misij in s tem prenese pridobljeno znanje na nove generacije študentov.

 

Satelite_Covered

Ob izobraževanju ima TRISAT tudi tehnološko-demonstracijski vidik, znotraj katerega bodo študentje razvili minimizirano vgrajeno strojno in programsko opremo: električni napajalni sistem (EPS), komunikacijski modul (COMM) in računalnik na krovu (OBC). Vgrajena strojna in programska oprema sestavlja osnovno platformo za rokovanje s podatki na satelitu, ki omogoča delovanje različnih znanstvenih in demonstracijskih instrumentov v orbiti.

Za dosego cilja medsebojnega sodelovanje med univerzo in industrijo smo k sodelovanju povabili dve slovenski podjetji, ki že imata izkušnje na področju vesoljskih tehnologij. Obema podjetjema smo ponudili priložnost poleta svojih instrumentov in podsistemov na krovu satelita TRISAT, kar bi jim omogočilo demonstracijo njihove tehnologije v vesolju. Obe podjetji sta se na povabilo odzvali pozitivno in sta pripravili predloge svojih instrumentov: podjetje Teletech Net (SkyLabs) je predlagalo razvoj minimizirane multi-spektralne kratkovalovne infrardeče (SWIR) fotokamere za majhne satelitske misije, ki bo primarni instrument misije TRISAT; podjetje Beyond Semicondustor je predlagalo razvoj minimiziranega visoko prepustnega S-band komunikacijskega modula za majhne satelite, ki bo na misiji TRISAT služil kot komunikacijski modul za hiter prenos podatkov.

Univerza v Mariboru je organizirala skupno delavnico, na kateri so vsi partnerji predstavili tehničnim izvedencem iz Evropske vesoljske agencije svoje raziskave izvedljivosti predlaganih instrumentov in podsistemov. Na podlagi povratnih informacij smo izpopolnili in uskladili osnovne zahteve in omejitve misije TRISAT. Posebna pozornost je bila namenjena velikosti, masi, porabi, komunikaciji, trajanju misije, povezovanju in zmogljivosti primarnega znanstvenega instrumenta.

Ob osnovni platformi za rokovanje s podatki na satelitu bo Univerza v Mariboru zagotovila tudi celoten zemeljski segment misije, ki je potreben za upravljanje in vodenje satelita v obliki programsko definirane zemeljske postaje (SDGS), ki se nahaja na strehi Fakultete za elektrotehniko, računalništvo in informatiko. Zemeljska postaja je nastala v sodelovanju z Evropsko vesoljsko agencijo (ESA) in se bo uporabljala za sprejem in obdelavo podatkov. S pomočjo postaje bomo testirali komunikacijska modula in demonstrirali komunikacijo, najprej na Zemlji in nato v vesolju. Postaja bo omogočala študentom, da se naučijo upravljanja satelita in da testirajo nove načine komunikacij, predvsem različne vrste modulacij. Poudarki zasnove satelita so:

  • Multi-spektralna fotokamera, ki deluje v kratkovalovnem infrardečem področju (SWIR), z nadir razločljivostjo zemeljskega vzorčenja 105 m na višini 700 km, F številom 2, fokalno razdaljo 100 mm, vidnim kotom pogleda 5,5°, širino zajema 67 km, ocenjenim nadir razmerjem signala proti šumu do 50 dB, spektralno širino od 0,95 µm do 1,67 µm, optiko Optec in nizko šumnim senzorjem Sofradir s štirimi ozko pasovnimi filtri in dodatnim pankromatskim področjem.
  • CCSDS združljiv hkratno dvosmeren komunikacijski modul, ki temelji na splošno namenskih komponentah in zagotavlja UHF povezavo proti zemlji in VHF povezavo od zemlje.
  • CCSDS združljiv izmenično dvosmeren komunikacijski modul, ki deluje v mikrovalovnem področju, s povezavo do 2 Mbps proti zemlji in povezavo do 1 Mbps od zemlje in pasovno širino do 2 MHz
  • Električni napajalni sistem (EPS), ki združuje analogni sledilnik maksimalne točke moči in transformatorsko sklopljen baterijski balanser s porazdeljevanjem naboja, ki temelji na splošno namenskih komponentah. Vključuje primarni sistem za detekcijo in izolacijo napak ter nadaljnjo okrevanje za osnovni nadzor vseh podsistemov.
  • Računalnik na krovu (OBC) temelji na splošno namenskih komponentah in uporablja procesor PicoSky, odporen na napake. Podsistem vključuje 128 Mbit MRAM pomnilnik, 16 Mbit SRAM pomnilnik ter 512 Gbit masovni pomnilnik. Vsi pomnilniki so opremljeni z enoto za odkrivanje in popravljanje napak (EDAC). Procesor vsebuje nov strojno pospešen razporejevalnik, ki je odporen na napake in namenjen izvajanju aplikacij v realnem času. Procesor vključuje enoto za napredno detekcijo in izolacijo napak ter nadaljnjega okrevanja satelita. Podsistem prav tako vključuje GPS modul.

 

 

Front-Side-Up_Strip_All

Celoten sistem vključuje:

  • Podsistem (ADCS) za določanje in nadzor položaja satelita v orbiti z integriranim sledilcem zvezd za natančnejšo orientacijo, reakcijskimi kolesi in naborom algoritmov za zagotavljanje 3 osne stabilizacije z natančnostjo usmerjanja manjšo od 0,1°, kar je osnovna potreba primarnega instrumenta.
  • Dvojno CAN vodilo za povečanje robustnosti sistema, ki povezuje vse podsisteme in instrumente.
  • LVDS komunikacija med primarnim instrumentom, računalniškim sistemom in visoko prepustnim S-band komunikacijskim modulom, ki omogoča hiter prenos velike količine podatkov in zmanjšuje zasedenost CAN vodila.
  • Ublažitev posameznih sevalnih dogodkov (SEE) za splošno namenske komponente s pomočjo naprednega pristopa k načrtovanju sistema na čipu, ki je odporen na napake in vključuje varovanje kratkih stikov na vseh izpostavljenih komponentah.

V normalnih razmerah bo satelit v nedejavnem načinu delovanja z namenom zbiranja energije, pri tem bodo solarni paneli obrnjeni proti soncu. Satelit bo periodično oddajal osnovno telemetrijo in se odzival na morebitno poslane ukaze iz Zemlje. Na ukaz razporejevalnika opravil, ki bo sinhroniziran s časom in lokacijo vgrajenega GPS modula, bo satelit preklapljal med posameznimi načini delovanja.

Tipična demonstracija primarnega instrumenta temelji na dveh zaporednih fazah, v kateri satelit preklopi na ukaz razporejevalnika opravil. V prvi fazi se satelit obrne s kamero proti Zemlji na naročeno točko in prične s slikanjem zemljine površine ter posledičnim pridobivanjem podatkov spektralnega odziva. Po tej fazi se satelit vrne v nedejaven način delovanja, podatki pa se s primarnega instrumenta prenesejo v masovni pomnilnik na računalniškem podsistemu. V naslednji fazi se na zemljo posredujejo predogledi zajetih slikovnih podatkov s pomočjo visokoprepustnega S-band komunikacijskega podsistema, ki se samodejno vključi v trenutku, ko je satelit v dosegu zemeljske postaje. Z nadaljnjimi ukazi se posredujejo še želeni slikovni podatki visoke razločljivosti. Načrtovana je tudi demonstracija nadgradnje vgrajene programske opreme v orbiti s pomočjo visokoprepustnega S-band komunikacijskega podsistema, ki zagotavlja tudi visoko podatkovno propustnost proti satelitu.

TRISAT je majhen satelit z zmerno sposobnostjo oddaljenega opazovanja Zemlje na osnovi multi-spektralnega zajema slik v kratkovalovnem infrardečem spektru. Podatki pridobljeni s tovrstnim oddaljenim opazovanjem Zemlje in nadaljnjo obdelavo omogočajo pridobivanje naslednjih informacij:

  • zaznavanje različnih vegetacijskih vzorcev (kot so zelene površine),
  • beleženje posledic naravnih nesrečah (suša, potresi, poplave, …),
  • zaznavanje požarov,
  • zaznavanje višje ležečih oblakov (pridobivanje informacij o gibanju zraka v višjih zračnih plasteh),
  • zaznavanje vulkanskega prahu (letalski promet).

Podatki pridobljeni v času misije bodo hranjeni na Fakulteti za elektrotehniko, računalništvo in informatiko Univerze v Mariboru in se uporabljali za akademske in raziskovalne namene, prav tako pa bodo dostopni potencialnim uporabnikom.

Satelit TRISAT bo v uporabi minimalno 2 leti v nočno-dnevni sončno sinhroni orbiti na višini 700km.