„„Elektronika w służbie astronautyki”, Elektronika w służbie astronautyki”, wykład wykład

w ramach przedmiotu Internetowe w ramach przedmiotu Internetowe Systemy PomiaroweSystemy Pomiarowe

inż. Andrzej Cichocki, A.Cichocki@stud.elka.pw.edu.pl

1. Niezwykłe pole zastosowania zaawansowanych urządzeń elektronicznych

2. Polska aktywność w badaniach kosmicznych i edukacji

3. Perspektywy

inż. Andrzej Cichocki, „Elektronika w służbie astronautyki”inż. Andrzej Cichocki, „Elektronika w służbie astronautyki”

Plan prezentacjiPlan prezentacji

1. Po co to wszystko ?2. Astronautyka i

astronomia – pole działań3. Zadania statków

kosmicznych4. Zadania przyrządów

elektronicznych5. Struktura sztucznego

satelity6. Na czym polega ta

sztuka?7. Aktywność światowa w

branży kosmicznej (NASA)

8. Udział Polski9. Trochę polityki

inż. Andrzej Cichocki, „Elektronika w służbie astronautyki”inż. Andrzej Cichocki, „Elektronika w służbie astronautyki”

Po co to wszystko?Po co to wszystko?

1. Powszechność zastosowań elektroniki2. Elektronika specjalizowana3. Elektronika jako narzędzie4. Nowe pola działań

• Astronomia• Astronautyka• Astrofizyka i fizyka wielkich energii

5. Zastosowania pionierskie – wynalazki6. Napęd dla rozwoju przemysłu

( „kosmos” schodzi na Ziemię)7. Aspekt ekonomiczny ($$$)

inż. Andrzej Cichocki, „Elektronika w służbie astronautyki”inż. Andrzej Cichocki, „Elektronika w służbie astronautyki”

Po co to wszystko?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”inż. Andrzej Cichocki, „Elektronika w służbie astronautyki”

Po co to wszystko?Po co to wszystko?

1. Astronautyka – zespół nauk zajmujący się lotami poza atmosferę ziemską, a także badaniami przestrzeni kosmicznej

2. Badania kosmiczne3. Wykorzystanie przestrzeni kosmicznej

do ludzkich potrzeb4. Narzędzie?

• Technika rakietowa• Elektronika• Mechanika• …• Astrobiologia

inż. Andrzej Cichocki, „Elektronika w służbie astronautyki”inż. Andrzej Cichocki, „Elektronika w służbie astronautyki”

Pole działań dla elektronikiPole działań dla elektroniki

1. Aparatura badawcza eksperymentów kosmicznych

2. Aparatura pokładowa statków kosmicznych

3. Przetwarzanie obrazów (obserwacje astronomiczne)

4. Komunikacja5. ….

inż. Andrzej Cichocki, „Elektronika w służbie astronautyki”inż. Andrzej Cichocki, „Elektronika w służbie astronautyki”

Zadania statków kosmicznychZadania statków kosmicznych

Statki kosmiczne:• Satelity • Orbitalne stacje kosmiczne• Sondy kosmiczne• Próbniki• Lądowniki• Rakiety, wahadłowce…

inż. Andrzej Cichocki, „Elektronika w służbie astronautyki”inż. Andrzej Cichocki, „Elektronika w służbie astronautyki”

Zadania statków kosmicznychZadania 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”inż. Andrzej Cichocki, „Elektronika w służbie astronautyki”

Zadania elektronikiZadania 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”inż. Andrzej Cichocki, „Elektronika w służbie astronautyki”

Struktura systemu satelitarnegoStruktura systemu satelitarnego

1. Segment kosmiczny• Satelita• Konstelacja satelitów

2. Segment naziemny• Stacja naziemna• Wystrzelenie• Centrum kontroli lotu• Infrastruktura wymiany danych• Kontrola deorbitacji

Aplikacja

DGSSDGSS

Kontroler domeny

APRS_ISDGSN

INTERNET

Kontroler domeny

Kontroler domeny

Kontroler domeny

Kontroler domeny

DGNSS

DGNSS

DGNSS

DGSNMS

DGSSMS

APRSLGSS

SMC

inż. Andrzej Cichocki, „Elektronika w służbie astronautyki”inż. Andrzej Cichocki, „Elektronika w służbie astronautyki”

Struktura systemu satelitarnegoStruktura systemu satelitarnego

1. Segment kosmiczny

inż. Andrzej Cichocki, „Elektronika w służbie astronautyki”inż. Andrzej Cichocki, „Elektronika w służbie astronautyki”

Struktura systemu satelitarnegoStruktura systemu satelitarnego

1. Segment kosmiczny (platforma)1. OBDH2. COMM3. EPS4. AOCS5. STRU6. TCS7. CONF8. PROP9. BUS

inż. Andrzej Cichocki, „Elektronika w służbie astronautyki”inż. Andrzej Cichocki, „Elektronika w służbie astronautyki”

Struktura systemu satelitarnegoStruktura systemu satelitarnego

Komputer pokładowySpotykane nazwy:

OBDH – On-board Data HandlingOBC – 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”inż. Andrzej Cichocki, „Elektronika w służbie astronautyki”

Struktura systemu satelitarnegoStruktura systemu satelitarnego

Moduł Komunikacji PokładowejSpotykane nazwy:

COMM – CommunicationsZadania:

1. Zapewnienie łączności ze stacją naziemną

2. Czasem też zarządzanie podstawowymi funkcjami satelity w trybie bezpiecznym

inż. Andrzej Cichocki, „Elektronika w służbie astronautyki”inż. Andrzej Cichocki, „Elektronika w służbie astronautyki”

Struktura systemu satelitarnegoStruktura systemu satelitarnego

Moduł ZasilaniaSpotykane nazwy:

EPS – Electrical Power SupplyPSU – Power Supply Unit

Zadania:1. Zapewnienie zasilania pozostałym

modułom (np. przetwarzanie energii słonecznej, śledzenie MPP)

2. Wyłączanie i włączanie modułów3. Czasem też zarządzanie podstawowymi

funkcjami satelity w trybie bezpiecznym

4. Przełączanie trybów działania

inż. Andrzej Cichocki, „Elektronika w służbie astronautyki”inż. Andrzej Cichocki, „Elektronika w służbie astronautyki”

Struktura systemu satelitarnegoStruktura systemu satelitarnego

Moduł StabilizacjiSpotykane nazwy:

ACS,ACDS,AOCS – Altitude/Attitude Control/Determination System

Zadania:1. Minimalizacja osiowych prędkości

obrotowych (np. w celu robienia zdjęć)2. Orientacja położenia3. Przeprowadzanie manewrów zmiany

orbity4. Zmiana pola widzenia…

inż. Andrzej Cichocki, „Elektronika w służbie astronautyki”inż. Andrzej Cichocki, „Elektronika w służbie astronautyki”

Struktura systemu satelitarnegoStruktura systemu satelitarnego

Struktura mechanicznaSpotykane nazwy:

STRU – Mechanical structureZadania:

1. Utrzymanie elementów satelity2. Zapewnienie przewodnictwa/izolacji

termicznej3. Ekranowanie/ochrona przed

promieniowaniem4. Neutralizacja efektów ładowania

elektrostatycznego5. Ochrona przed udarami/drganiami

inż. Andrzej Cichocki, „Elektronika w służbie astronautyki”inż. Andrzej Cichocki, „Elektronika w służbie astronautyki”

Struktura systemu satelitarnegoStruktura 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”inż. Andrzej Cichocki, „Elektronika w służbie astronautyki”

Struktura systemu satelitarnegoStruktura systemu satelitarnego

Moduł Kontroli TermicznejSpotykane 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”inż. Andrzej Cichocki, „Elektronika w służbie astronautyki”

Struktura systemu satelitarnegoStruktura systemu satelitarnego

Zespół NapędowySpotykane nazwy:

PROP – Propulsion

Zadania:1. Efektory AOCS2. Napęd gazowy, chemiczny, jonowy,

niekonwencjonalny…

inż. Andrzej Cichocki, „Elektronika w służbie astronautyki”inż. Andrzej Cichocki, „Elektronika w służbie astronautyki”

Struktura systemu satelitarnegoStruktura systemu satelitarnego

Magistrala danych, szyna zasilania

Spotykane nazwy:BUS,HARN – Data Bus, Power Supply

Rail, Harness

Zadania:1. Wymiana danych pomiędzy

podsystemami2. SpaceWire, CAN, Ethernet..3. Doprowadzenie zasilania do każdego

modułu

inż. Andrzej Cichocki, „Elektronika w służbie astronautyki”inż. Andrzej Cichocki, „Elektronika w służbie astronautyki”

Struktura systemu satelitarnegoStruktura systemu satelitarnego

1. Segment kosmiczny (eksperyment/ładunek uzyteczny) -Payload1. Kamery2. Spektrometry3. Przekaźniki komunikacyjne4. Fotometry5. Magnetometry6. Sondy do pomiarów w plazmie7. Dozymetry8. …