A műhold fő rendszereinek bemutatása
A műhold négy fő elektronikai részegységből és a szerkezetből áll:
- Fedélzeti számítógép (On-Board Computer, OBC)
- Stabilizáló rendszer (Attitude Determination and Control System, ADCS)
- Energiaellátó rendszer (Electrical Power System, EPS)
- Kommunikációs rendszer (Communication System, COM)
- Szerkezet (Structure, STRU)
Masat-1
Fedélzeti számítógép
A fedélzeti számítógép irányítja a műhold működését. Mivel a szerepe kritikus a műhold működőképessége szempontjából, ezért a megbízhatóság nagyon fontos szempont volt a tervezése során. Két, megegyező egységből áll, melyek hidegtartalék rendszert alkotnak. Az OBC1 és OBC2 teljesen megegyeznek. Ugyanaz a program fut rajtuk és azonos módon kapcsolódnak a műhold egyéb egységeihez. A két fedélzeti számítógép egymással nem tud kommunikálni. A tápegység gondoskodik arról, hogy egy időben csak az egyikük működjön. Az OCB-k azonosítják magukat és a telemetriai adatokból kiderül, hogy egy adott időben melyik aktív.
Masat-1 OBC
A fedélzeti számítógép egy négyrétegű nyomtatott huzalozású lemezen lett megvalósítva. Az áramkör tartalmazza a két számítógép összekötéséhez és a vezérlő jelek összekapcsolásához szükséges részleteket is. Ezen túl van egy csatlakozási felület (Access Port), amin keresztül az akkumulátor tölthető és vezetékes kapcsolat létesíthető a számítógéppel. A műhold összeszerelése után ez az egyetlen csatlakozó, amely hozzáférhető marad.
Stabilizáló rendszer
Az ADCS kártya a fedélzeti számítógép és a rádiós kommunikációs rendszer között helyezkedik el. Tartalmazza az ADCS érzékelőket és a mikrovezérlőt, amely összegyűjti az adatokat és I2C protokoll segítségével elküldi a központi számítógépnek őket. A tekercseket vezérlő, szintén a panelen található teljesítmény erősítő beavatkozó jelét is a mikrovezérlő állítja elő. Az erősítő fokozat egy térvezérelt tranzisztorokból álló hídkapcsolás, a tekercsek a híd túloldalán találhatóak. A tekercsek átlag áramát a beavatkozó jel vezérli, amelynek a frekvenciája állandó, a kitöltési tényezője változik. Az ADCS-ről az adatok a központi számítógépen keresztül jutnak a rádiós kommunikációs rendszerhez. Ez lehetővé teszi azt, hogy telemetriai adatok jussanak el az ADCS-ről a földi állomásokhoz és így beállíthatóak a vezérlő működési módjai valamint a paraméterei.
Masat-1 ADCS
A Masat-1 ADCS-e gazdag eszközkészlettel rendelkezik: van többek közt digitális iránytűje háromdimenziós mágneses térerősség mérővel és háromdimenziós gyorsulásérzékelője. Van továbbá háromdimenziós mikro-elektromechanikai szögsebesség mérő is a fedélzeten. A műhold oldalain elhelyezkedő fotodiódák analóg jelét egy külön mikrovezérlő dolgozza fel, amely szintén az ADCS panelen helyezkedik el.
A kommunikációs rendszer
A kommunikációs rendszerben nincs beépített intelligens eszköz, minden szükséges belső vezérlő funkció kapu-szinten van megoldva. A rádiófrekvenciás adóteljesítmény alacsony fogyasztású üzemmódban 100 mW, nagyteljesítményű módban 400 mW. Alapértelmezés szerint minden negyedik TM adás nagyteljesítményű módban történik.
A felhasznált egychipes adó-vevő áramkör 200 és 900 MHz közötti tartományban tud működni, és kis- és középtávú alkalmazásokra tervezték, ezért a maximális adóteljesítmény kisebb, mint 16 dBm. Ez nem elegendő a kívánt táv leküzdésére, ami szükségessé tette egy RF teljesítményerősítő beépítését. A fogyasztás minimalizálásának érdekében mindig csak a szükséges egységek vannak bekapcsolva. A kommunikációs egységben ezt a kapcsolgatást egy logikai kapukkal megvalósított állapotgép végzi. További tervezési nehézségeket okozott az előírt redundancia. Minden egységet duplikálni kellett és meg kellett oldani, hogy köztük az átváltás helyesen történjék, amikor hiba lép fel a rendszerben. Ezeket az átváltásokat a fedélzeti számítógép végzi.
Masat-1 COM
A rendszerben OOK és a 2-GFSK moduláció került megvalósításra. A downlink oldalon három működési mód létezik a két modulációval. Az első üzemmód az OOK (On-Off Keying) moduláció. A Masat-1 a rádióamatőr frekvenciasávban fog működni, a hívójelét (HA5MASAT) minden adás elején meg kell ismételni. A hívójelén kívül a főbb fedélzeti paramétereket Morze kódban is sugározza a műhold.
Energiaellátó rendszer
Az energiaellátó rendszer feladata a műholdon található elsődleges és másodlagos energiaforrások kezelése, valamint az ezekből érkező energia szétosztása a fedélzeti alegységek számára. A rendszer működése kulcsfontosságú a küldetés szempontjából, így alapvető tervezési szempont a megbízhatóság. A műhold többi alaprendszeréhez hasonlóan az energiaellátó rendszer is redundáns felépítésű, egypont-meghibásodás ellen védett. A MaSat-1 műhold elsődleges energiaforrását a kocka hat oldalán elhelyezett napelemek alkotják, melyek a műholdpálya napos szakaszán biztosítják a működéshez szükséges energiát. A napelemtáblák hat, egymástól független napelemillesztő áramkörön keresztül csatlakoznak a szabályozatlan energiasínre. A napelemmodulokból származó teljesítmény összegzése soros leválasztó diódákon keresztül történik, így elkerülhetjük a nem megvilágított vagy meghibásodott ág felé visszafolyó áram kialakulását.
Masat-1 EPS
A műholdpálya árnyékos szakaszán napenergia hiányában másodlagos energiaforrásra van szükség, melynek szerepét egy egycellás Li-ion akkumulátor tölti be. Az akkumulátor közvetlenül kapcsolódik a fedélzeti energiasínre, így az energiasín szabályozatlan, aktuális feszültségét az akkumulátor töltöttségi állapota határozza meg. Az energiabusz szűrését buszkapacitások biztosítják, melyek ugrásszerű terhelésváltozás esetén korlátozzák a buszfeszültség túlzott változását és a zavarok terjedését. A fedélzeti alrendszerek számára szükséges 3,3 V-os tápfeszültséget a két, hidegtartalékolt feszültségcsökkentő konverter állítja elő, a szabályozatlan buszfeszültségből.
A műholdfedélzeti energiaszétosztás a stabilizált 3,3 V-os feszültségszinten történik, az áramhatároló kapcsolók (Limiter SWitch – LSW) segítségével. Az energiaszétosztást a fedélzeti számítógép (On-Board Computer – OBC) vezérli.
Szerkezet
A szerkezet feladata, hogy az egyes komponensek számára megfelelő rögzítést és védelmet biztosítson a külső hatások ellen. A szerkezeti elemek két fő csoportba oszthatóak:
- Elsődleges szerkezeti elemek
- Egyéb rögzítő elemek
Masat-1 STRU
Az elsődleges szerkezeti elemek biztosítják szerkezet mechanikai stabilitást, adják meg műhold vázát, míg a másodlagos szerkezeti elemek biztosítják , hogy az egyes villamos alkatrészek, panelek megfelelően legyen rögzítve. A szerkezet anyaga repülőgép ipari alumínium, amelyet a magas színvonalú megmunkálás tesz alkalmassá a speciális feladat ellátására. A szerkezetnek meg kell felelnie, hogy a felbocsájtással járó extrém gyorsulásoknak illetve vibrációt okozta stressz hatásoknak, továbbá a megfelelő védelmet kell biztosítania a világűri környeztet hatásai ellen (pl.: sugárzás, extrém hő terhelés, stb.).
Népszerű bejegyzések
