Elektronika W Służbie Astronautyki

Transcript

„Elektronika w służbie astronautyki”, wykład w ramach przedmiotu Internetowe Systemy Pomiarowe 1. Niezwykłe pole zastosowania zaawansowanych urządzeń elektronicznych 2. Polska aktywność w badaniach kosmicznych i edukacji 3. Perspektywy inż. Andrzej Cichocki, [email protected] Plan prezentacji 1. Po co to wszystko ? 2. Astronautyka i astronomia – pole działań 3. Zadania statków kosmicznych 4. Zadania przyrządów elektronicznych 5. Struktura sztucznego satelity 6. Na czym polega ta sztuka? 7. Aktywność światowa w branży kosmicznej (NASA) 8. Udział Polski 9. Trochę polityki inż. Andrzej Cichocki, „Elektronika w służbie astronautyki” Po co to wszystko? 1. 2. 3. 4. 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 ($$$) inż. Andrzej Cichocki, „Elektronika w służbie astronautyki” Po co to wszystko? 1. Astronomia – nauka o ciałach niebieskich, ich budowie i ruchach, pochodzeniu i ewolucji oraz materii rozproszonej w przestrzeni kosmicznej 2. Odpowiedź na najtrudniejsze pytania ludzkości 3. Tyle rzeczy do zbadania • Planety (ekspansja rodzaju ludzkiego, terraformacje) • Układ Słoneczny • Komety • Zderzenia kosmiczne (czy jesteśmy bezpieczni? ) 4. Narzędzie? Prawie wyłącznie obserwacje inż. Andrzej Cichocki, „Elektronika w służbie astronautyki” Po co to wszystko? 1. Astronautyka – zespół nauk zajmujący się lotami poza atmosferę ziemską, a także badaniami przestrzeni kosmicznej 2. Badania kosmiczne 3. Wykorzystanie przestrzeni kosmicznej do ludzkich potrzeb 4. Narzędzie? • Technika rakietowa • Elektronika • Mechanika • … • Astrobiologia inż. Andrzej Cichocki, „Elektronika w służbie astronautyki” Pole działań dla elektroniki 1. Aparatura badawcza eksperymentów kosmicznych 2. Aparatura pokładowa statków kosmicznych 3. Przetwarzanie obrazów (obserwacje astronomiczne) 4. Komunikacja 5. …. inż. Andrzej Cichocki, „Elektronika w służbie astronautyki” Zadania statków kosmicznych Statki kosmiczne: • Satelity • Orbitalne stacje kosmiczne • Sondy kosmiczne • Próbniki • Lądowniki • Rakiety, wahadłowce… inż. Andrzej Cichocki, „Elektronika w służbie astronautyki” Zadania statków kosmicznych Podział satelitów ze względu na badania: • Badawczy • Obserwacyjny • • • • • • • • Meteorologiczny Mapujący teren Zarządzanie kryzysowe Szpiegowski Nawigacyjny Wojskowy Orbitalne stacje kosmiczne Killersat inż. Andrzej Cichocki, „Elektronika w służbie astronautyki” Zadania elektroniki Elektronika w przyrządach kosmicznych: • Podtrzymywanie życia • Nawigacja • Orientacja położenia • Sterowanie • Łączność • Zasilanie • Regulacja termiczna • Gromadzenie danych • Eksperymenty inż. Andrzej Cichocki, „Elektronika w służbie astronautyki” Struktura systemu satelitarnego 1. Segment kosmiczny DGSS • Satelita • Konstelacja satelitów 2. Segment naziemny • Stacja naziemna • Wystrzelenie • Centrum kontroli lotu • Infrastruktura wymiany danych • Kontrola deorbitacji LGSS APRS Kontroler domeny DGSSMS Kontroler domeny DGNSS DGSN APRS_IS Kontroler domeny SMC DGNSS INTERNET Kontroler domeny DGNSS Aplikacja inż. Andrzej Cichocki, „Elektronika w służbie astronautyki” Kontroler domeny DGSNMS Struktura systemu satelitarnego 1. Segment kosmiczny inż. Andrzej Cichocki, „Elektronika w służbie astronautyki” Struktura systemu satelitarnego 1. Segment kosmiczny (platforma) 1. OBDH 2. COMM 3. EPS 4. AOCS 5. STRU 6. TCS 7. CONF 8. PROP 9. BUS inż. Andrzej Cichocki, „Elektronika w służbie astronautyki” Struktura systemu satelitarnego Komputer pokładowy Spotykane nazwy: OBDH – On-board Data Handling OBC – On-board Computer Zadania: 1. Przetwarzaniem danych na pokładzie satelity, 2. Dystrybucja sygnałów sterujących do pozostałych podsystemów i zbieranie predykatów 3. Wykonywanie rozkazów z Ziemi (telekomend) 4. Formowanie telemetrii do przesłania na Ziemię 5. Housekeeping i przechowywanie danych inż. Andrzej Cichocki, „Elektronika w służbie astronautyki” Struktura systemu satelitarnego Moduł Komunikacji Pokładowej Spotykane nazwy: COMM – Communications Zadania: 1. Zapewnienie łączności ze stacją naziemną 2. Czasem też zarządzanie podstawowymi funkcjami satelity w trybie bezpiecznym inż. Andrzej Cichocki, „Elektronika w służbie astronautyki” Struktura systemu satelitarnego Moduł Zasilania Spotykane nazwy: EPS – Electrical Power Supply PSU – Power Supply Unit Zadania: 1. Zapewnienie zasilania pozostałym modułom (np. przetwarzanie energii słonecznej, śledzenie MPP) 2. Wyłączanie i włączanie modułów 3. Czasem też zarządzanie podstawowymi funkcjami satelity w trybie bezpiecznym 4. Przełączanie trybów działania inż. Andrzej Cichocki, „Elektronika w służbie astronautyki” Struktura systemu satelitarnego Moduł Stabilizacji Spotykane nazwy: ACS,ACDS,AOCS – Altitude/Attitude Control/Determination System Zadania: 1. Minimalizacja osiowych prędkości obrotowych (np. w celu robienia zdjęć) 2. Orientacja położenia 3. Przeprowadzanie manewrów zmiany orbity 4. Zmiana pola widzenia… inż. Andrzej Cichocki, „Elektronika w służbie astronautyki” Struktura systemu satelitarnego Struktura mechaniczna Spotykane nazwy: STRU – Mechanical structure Zadania: 1. Utrzymanie elementów satelity 2. Zapewnienie przewodnictwa/izolacji termicznej 3. Ekranowanie/ochrona przed promieniowaniem 4. Neutralizacja efektów ładowania elektrostatycznego 5. Ochrona przed udarami/drganiami inż. Andrzej Cichocki, „Elektronika w służbie astronautyki” 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. inż. Andrzej Cichocki, „Elektronika w służbie astronautyki” Struktura systemu satelitarnego Moduł Kontroli Termicznej Spotykane nazwy: TCS – Thermal Control System Zadania: 1. Zapewnienie odpowiedniej do działania temperatury modułom elektronicznym i mechanicznym satelity 2. Odprowadzanie (wypromieniowanie ciepła) lub podgrzewanie elementów. inż. Andrzej Cichocki, „Elektronika w służbie astronautyki” Struktura systemu satelitarnego Zespół Napędowy Spotykane nazwy: PROP – Propulsion Zadania: 1. Efektory AOCS 2. Napęd gazowy, chemiczny, jonowy, niekonwencjonalny… inż. Andrzej Cichocki, „Elektronika w służbie astronautyki” Struktura systemu satelitarnego Magistrala danych, szyna zasilania Spotykane nazwy: BUS,HARN – Data Bus, Power Supply Rail, Harness Zadania: 1. Wymiana danych pomiędzy podsystemami 2. SpaceWire, CAN, Ethernet.. 3. Doprowadzenie zasilania do każdego modułu inż. Andrzej Cichocki, „Elektronika w służbie astronautyki” Struktura systemu satelitarnego 1. Segment kosmiczny (eksperyment/ładunek uzyteczny) -Payload 1. Kamery 2. Spektrometry 3. Przekaźniki komunikacyjne 4. Fotometry 5. Magnetometry 6. Sondy do pomiarów w plazmie 7. Dozymetry 8. … inż. Andrzej Cichocki, „Elektronika w służbie astronautyki”