Cornell University Satellite - Cornell University Satellite
| Navn | CUSat |
|---|---|
| Oppdragstype | Teknologidemonstrasjon |
| Operatør | Cornell University / AFRL |
| COSPAR ID | 2013-055B |
| SATCAT nr. | 39266 |
| Nettsted | På Cornell.edu |
| Romfartøyegenskaper | |
| Produsent | Cornell Space Systems |
| Start masse | 40,82 kg (90,0 pund) |
| Start på oppdrag | |
| Lanseringsdato | 16:00, 29. september 2013 (UTC) |
| Rakett | Falcon 9 v1.1 |
| Start nettstedet | Vandenberg Air Force Base |
| Orbitale parametere | |
| Referansesystem | Geosentrisk |
| Regime | Lav jordbane |
The Cornell University Satellite ( CUSat ) er en nanosatellite utviklet av Cornell University som ble lansert 29. september 2013. Det brukes en ny algoritme som heter Carrier-fase Differential GPS (CDGPS) for å kalibrere globale posisjoneringssystemer med en nøyaktighet på 3 millimeter. Denne teknologien kan tillate at flere romfartøyer reiser i umiddelbar nærhet.
CUSat-prosjektet startet i 2005 og var vinneren av University Nanosat-4-programmet som tar sikte på å utdanne fremtidens romfartsarbeid og utvikle nye romteknologier. Som en del av dette programmet fullførte CUSat miljøtesting og andre aspekter av endelig I&T i AFRL Aerospace Engineering Facility på Kirtland Air Force Base . CUSat jobbet med AFRL for å fullføre Department of Defense SERB-prosessen som forberedelse til en lansering med Space Test Program . Satellitten ble lansert som en sekundær nyttelast til CASSIOPE på en SpaceX Falcon 9- rakett 29. september 2013.
Driftsdetaljer
Romsegmentet ble opprinnelig designet for å bestå av to funksjonelt identiske satellitter som ville starte sammen og skille seg i bane i en målinspektørkonfigurasjon. En gang i bane ville CUSat bruke mikrotrust Pulsed Plasma Thruster (PPT) og sub-centimeter nivå nøyaktig carrier-phase differential GPS (CDGPS) for å navigere satellittene innen ti meter fra hverandre. Inspektørsatellitten ville bruke kameraer til å samle bilder av målsatellitten mens den utførte relativ navigering. Målsatellittbilder vil bli overført til bakkesegmentet , hvor de vil bli brukt til å rekonstruere en tredimensjonal modell for sluttbrukeren.
Oppdraget ble modifisert etter at ett av segmentene ble skadet under testing. Den besto senere av en enkelt satellitt med flere antenner som overfører data til hverandre.
Opprinnelig plan
Fase en: Start
CUSat ble lansert som en sekundær nyttelast på en bærerakett. En gang i bane og i riktig holdning, skiltes CUSat fra bæreraketten der den startet fase to - initialiseringen.
Fase to: initialisering
Når CUSat skiller seg fra bæreraketten og går inn i initialiseringsfasen, vil den gå inn i solbelysning der romfartøyet slås på. Romfartøyet vil ta kontakt med Mission Control Center i Cornell gjennom en av flere bakkestasjoner, og signalisere statusen. Deretter vil romfartøyet begynne å vurdere tørketrommelen, og vil falle om nødvendig. Når CUSat er stabilisert, vil den starte igangsettingsoperasjoner. Operatører i MCC vil vurdere helsen til de fleste satellittundersystemer. I løpet av denne tiden vil det øverste romfartøyet begynne å søke etter GPS-satellitter. En bærerfasedifferensiell GPS-lås anskaffes for å oppnå en nøyaktig holdningsløsning. Romfartøyet går inn i fase tre: romfartøy separasjon.
Fase tre: Separasjon av romfartøy
Når en holdningskontroll ble oppnådd, justerte CUSats aktuatorer holdningen for en riktig separasjon.
Mens de fremdeles belysning, CUsat så utført en lav-sjokk atskillelse ved bruk av en lightband inn i topp og bunn satellitter. Etter separasjon gikk CUSat inn i fase fire: inspeksjon
Fase fire: Inspeksjon
Når både topp- og bunnsatellittene fikk en GPS-lås, ble den relative avstanden mellom de to beregnet via CDGPS. Da partnersatellitten kom inn i et operativt kameras synsfelt, fikk den inspiserende satellitten bilder av partnersatellitten. Bakken ber om spesifikke bilder, som senere ble lenket ned fra romfartssegmentet i de neste kommunikasjonsmulighetene.
På bakken ble de nedlinkede dataene brukt til å konstruere et 3D-bilde av CUSat for å verifisere CDGPS-dataene.
Teamet
Ved lanseringen i 2013 ble det anslått at 200 Cornell University- studenter hadde deltatt i prosjektet siden det startet i 2005.
Administrasjon
Den viktigste etterforskeren for CUSat-prosjektet er Mason Peck . De to rådgiverne for CUSat-prosjektet er Mark Campbell og Mark Psiaki .
Teknisk bakgrunn
Fordi CUSat er et prosjektgruppe for ingeniører ved Cornell University , består det av en rekke forskjellige studenter med en rekke evner og talenter. Teammedlemmer kommer fra hovedfag som elektroteknikk og datateknikk , maskin- og romfartsteknikk , anvendt og ingeniørfysikk , informatikk , økonomi og ledelse , og til og med arkitektur .
Delsystemer
Det har vært en større omfordeling av arbeid, i forskjellige delsystemer siden FCR. De nåværende delsystemene er oppført nedenfor.
- ADCNS: ADCNS (Attitude Determination, Control, and Navigation Subsystem) utfører den relative navigasjonen som skulle brukes for CUSats inspeksjonsprosedyrer i bane. CUSat brukte primært tre GPS- kort for holdningsbestemmelse. For holdningskontroll brukte CUSat pulserende plasma-thrustere (PPT) og reaksjonshjul . Programvaredelen av ADCNS besto av de relative navigasjonsalgoritmene, som kjørte de forskjellige driftsmåtene som ble definert av CONOPs.
- Kamera: Kamerateamet var ansvarlig for å skaffe bilder mens de var i bane, komprimere dem i et modifisert JPEG- format og videreformidle dem til den innebygde datamaskinen, C&DH.
- Kommando og datahåndtering: C&DH var det sentrale knutepunktet for kommunikasjon og beregning på satellitten. Ved hjelp av en kommersiell hylle (COTS) enkeltbordcomputer som kjører Windows CE og C ++, utførte C&DH ADCNS-algoritmene og flykoden.
- GPS: GPS-teamet var ansvarlig for GPS-mottakere , antenner og algoritmer som ble brukt til å beregne relativ sentimeters posisjonering.
- Bunnsegment : Bunnsegmentet var ansvarlig for satellittens bakkeoperasjoner, inkludert bakke til satellittkommunikasjon, sporing og kommandering.
- Sele: Harness-delsystemet var ansvarlig for satellittledninger, elektronikkens bakplan, de elektriske grensesnittkortene og alle elektriske bekymringer på systemnivå.
- Industry Relations: Industry Relations teamet var ansvarlig for markedsføring av CUSat og søkte kommersiell og akademisk sponsing.
- Integrasjon og testing: I & T-teamet var ansvarlig for å muliggjøre rask integrering og testing av CUSat. I&T var også ansvarlig for testing av CUSat i Cornell Universitys termiske vakuumkammer.
- Mekanisk maskinvare: Mekanisk maskinvareteam produserte satellittstrukturen og styrte designet. Strukturen inneholdt åtte isogridpaneler samt mange elektronikkbrettkapslinger.
- Mission Ops: Mission Ops-teamet definerte den detaljerte, planlagte operasjonsplanen for begge CUSat-satellittene. Driftsprosedyrer ble definert for å matche maskinvare- og oppdragsspesifikasjoner og bidra til vellykket gjennomføring av oppdraget.
- Kraft: Kraftlaget var ansvarlig for å utnytte solenergi , lagre den og distribuere den gjennom satellitten.
- Framdrift: Framdriftsteamet var ansvarlig for CUSats pulserende plasmapropeller (PPT) som ga hver satellitt seks frihetsgrader : tre grader av translasjonsfrihet og tre grader av rotasjonsfrihet.
- Strukturer: Strukturteamet var ansvarlig for å designe, analysere og produsere satellittens kropp samt logistikken til de interne komponentene.
- Overlevelsesevne: Overlevelsesevnen var ansvarlig for å analysere og kontrollere satellittens termiske, elektriske og vibrasjonsmiljø på bakken, under sjøsetting og i bane. Analyserte effekter inkluderer ESD, atomiske oksygeneffekter, lufting og utgassing.
- Systemer: CUSat Satellite-prosjektet benyttet Systems Engineering i stor utstrekning. Systemgruppen var i stor grad ansvarlig for å gi prosjektet veiledning ved å lage systemkrav på toppnivå, skape beste praksis, opprettholde kommunikasjon, ta designvalg og lage prosesser for å skape et vellykket produkt. Hver av delsystemledelsene deltok også som medlem av systemgruppen, noe som tillot prosjektet å opprettholde konsistens og fokus.
- Telemetri og kommando: T&C var ansvarlig for intersatellittkommunikasjon samt satellitt til bakkekommunikasjon. T&C brukte modifiserte kommersielle radioer som opererer i amatørfrekvensbånd for å overføre bilder ervervet av satellittene til bakkestasjonen. Satellitten ble tildelt FCC -kallesignalet WG2XTI for amatørradiosatellittjeneste.
Referanser