Misiunea VESTA-1 CubeSat

VESTA-1 este un proiect emblematic al Programului Național de Tehnologie Spațială, finanțat de Agenția Spațială din Regatul Unit și administrat de Centrul pentru Instrumentare EO și Tehnologie Spațială (CEOI-ST).

Ca parte a angajamentului Honeywell pentru „The Power of Connected”, un consorțiu de companii britanice de tehnologie condus de biroul Honeywell Aerospace din Marea Britanie a lucrat la o misiune spațială low-cost pentru a demonstra un nou standard tehnologic pentru îmbunătățirea criticilor bidirecționale comunicare către nave pe mare în conformitate cu convențiile Organizației Națiunilor Unite privind siguranța vieții pe mare. Obiectivul este de a dezvolta un nou serviciu de mesagerie care să ofere navelor servicii de trafic actualizate, care să ofere navelor din regiunile polare cele mai recente informații meteorologice specifice rutei, avertismentele meteorologice severe și hărțile de gheață. 1)

Acest nou serviciu bidirecțional, punct-la-punct - adică satelit la navă și navă la satelit - va viza sprijinirea serviciilor de monitorizare a flotei comerciale, cum ar fi livrarea în timp real a datelor meteorologice, precum și motorul navei, emisiile, combustibilul de nivel și alte date pentru proprietarii și operatorii de nave. De asemenea, va permite alerte de securitate în jurul pirateriei să fie trimise membrilor echipajului.

Pentru a face acest lucru, Comitetul e-NAV al Asociației Internaționale a Autorităților Farului (IALA) dezvoltă un nou standard de comunicații numit VDES (VHF Data Exchange System), un concept bidirecțional de comunicații navale, care constă atât dintr-un sistem terestru dedicat, cât și dintr-un satelit. componentă.

Honeywell UK a fost responsabil pentru manifestarea misiunii VESTA. Acest lucru a presupus ingineria misiunii, punerea în funcțiune a segmentului terestru și procurarea serviciului de lansare pentru lansarea unui CubeSat 3U. Inginerii cu Honeywell au furnizat, de asemenea, managementul general al proiectului, testarea sistemului de la cap la cap, validarea cerințelor de lansare și asigurarea respectării cerințelor de reglementare.

SSTL (Surrey Satellite Technology, Ltd) a dezvoltat 3U CubeSat cu finanțare subvenționată de la Agenția Spațială din Marea Britanie (UKSA) și fonduri corespunzătoare de la Honeywell și partenerii tehnologici participanți, care includ exactEarth Europe, Pole Star, TeamSurv, Satellite Applications Catapult Autoritatea Generală a Farului (GLA).

3U CubeSat este stabilizat pe 3 axe utilizând alinierea magnetică activă, o roată de reacție și un senzor de soare fin. Are panouri solare implementabile, un sistem de antenă VHF, baterii litiu-ion de mare capacitate, GPS multi-canal la bord pentru poziționare și sincronizare orbitală și are transpondere de telemetrie, urmărire și comandă (TT&C) în bandă S.

VESTA-1 este o misiune de demonstrație a tehnologiei nanosateliților 3U, cu scopul de a testa o nouă sarcină utilă VHF Data Exchange System (VDES) cu două căi dezvoltată de Honeywell pentru constelația de satelit maritim exactEarth avansat. Satelitul de 4 kg are capacitatea de a indica 3 axe, un computer de bord tolerant la SEU, sistemul de operare VxWorks și, de asemenea, zboară un sistem de antenă VHF COTS (Commercial-Off-The-Shelf) dezvoltat de Innovative Solutions in Space pentru transceiverul VDES . 2)

misiuni

Figura 1: Fotografie a VESTA-1 3U CubeSat (credit imagine: SSTL)

Figura 2: VESTA 3U CubeSat desfășurat care transportă noua sarcină utilă VDES pentru a crește siguranța și securitatea în transportul comercial printr-un schimb mai bun de date și o mai bună comunicare între nave și entitățile terestre (credit imagine: Honeywell)

Senzor de completare (VDES)

VDES (VHF Data Exchange System)

Instrumentul VDES va fi descris atunci când informațiile devin disponibile.

Lansa: VESTA-1 3U CubeSat (4 kg) a fost lansat pe 3 decembrie 2018 (18:34 GMT) în misiunea SSO-A „rideshare dedicată” a Spaceflight Industries cu un vehicul SpaceX Falcon 9 Block 5 de la VAFB, CA. 3) 4)

Declarație SpaceX: luni, 3 decembrie la 10:34 a.m. PST (18:34 GMT), SpaceX a lansat cu succes Spaceflight SSO-A: SmallSat Express pe o orbită terestră joasă de la Complexul de lansare spațială 4E (SLC-4E) de la baza forței aeriene Vandenberg, California. Cu 64 de sarcini utile, această misiune a reprezentat cea mai mare misiune de călătorie unică de la un vehicul de lansare din SUA până în prezent. O serie de șase desfășurări au avut loc la aproximativ 13 - 43 de minute după decolare, după care Spaceflight a început să comande propriile secvențe de desfășurare. Se așteaptă ca implementările Spaceflight să aibă loc pe o perioadă de șase ore. 5)

Această misiune a servit și pentru prima dată când SpaceX a lansat același rapel a treia oară. Prima etapă a Falcon 9 pentru Spaceflight SSO-A: misiunea SmallSat Express a susținut anterior misiunea Bangabandhu Satellite-1 în mai 2018 și misiunea Merah Putih în august 2018. După separarea etapei, SpaceX a aterizat prima etapă a Falcon 9 pe „Doar citește Instrucțiuni „droneship, care a fost staționată în Oceanul Pacific.

Orbită: orbită circulară sincronă la soare cu o altitudine de 575 km, LTDN (Ora locală a nodului descendent) de 10:30 ore.

Figura 3: Ilustrația artistului a pliantelor gratuite ale misiunii SSO-A care se separă de etapa superioară a rachetei Falcon 9 a SpaceX (credit imagine: Spaceflight Industries)

Figura 4: animație de misiune SSO-A a deplasărilor navei spațiale (credit imagine: Spaceflight Industries)

Lista sarcinilor utile din misiunea de rideshare Spaceflight SSO-A

Aspectul listei urmează ordinea alfabetică a misiunilor prezentate pe pagina Wikipedia „2018 in spaceflight” https://en.wikipedia.org/wiki/2018_in_spaceflight#November - precum și cu ajutorul scurtelor descrieri ale lui Gunter Krebs la https://space.skyrocket.de/doc_sdat/skysat-3.htm

Această misiune a permis 34 de organizații din 17 țări diferite să plaseze nave pe spațiu pe orbită. Este, de asemenea, special, deoarece a fost dedicat complet micilor. Spaceflight a lansat 15 microsatelite și 49 CubeSats de la entități guvernamentale și comerciale, inclusiv universități, start-up-uri și chiar o școală gimnazială. Sarcinile utile variază de la demonstrații tehnologice și sateliți de imagini până la eforturi de cercetare educațională.

• AISTechSat-2, un 6U CubeSat pentru observarea Pământului a AISTech (Acces la tehnologii spațiale inteligente), Barcelona, ​​Spania.

• Al Farabi-2, o misiune demonstrativă de tehnologie 3U CubeSat a Universității Naționale Kazah Al-Farabi, Kazahstan.

• Astrocast-0.1, o misiune demonstrativă de tehnologie 3U CubeSat a Astrocast, Elveția, dedicată Internetului obiectelor (IoT)

• Audacy-0, o misiune demonstrativă a tehnologiei 3U CubeSat a Audacy, Mountain View, CA, construită de Clyde Space.

• BlackSky-2, un microsatelit (55 kg) al BlackSky Global (Seattle, WA), care va oferi imagini cu rezoluție de 1 m, cu o precizie îmbunătățită a geolocalizării.

• BRIO, un CubeSat 3U al SpaceQuest Ltd. din Fairfax, VA pentru a testa un nou protocol de comunicații care utilizează SDR (software-ul definit de radio).

• Capella-1, un microsatelit (37 kg) din Capella Space, San Francisco, CA, cu o sarcină utilă SAR X-band (Diafragmă sintetică).

• Centauri-1, un CubeSat 3U al Fleet Space Technologies, Adelaide, Australia de Sud. Demonstrarea tehnologiilor IoT.

• CSIM-FD (Compact Spectral Irradiance Monitor-Flight Demonstration) și 6U CubeSat de la LASP (Laborator pentru atmosferă și fizică spațială) la Universitatea din Boulder, CO, SUA. Scopul este de a măsura iradianța spectrală solară pentru a înțelege modul în care variabilitatea solară afectează clima Pământului și pentru a valida sensibilitatea modelului climatic la forțarea solară care variază spectral.

• Eaglet-1, primul 3U CubeSat (5 kg) al OHB Italia SpA pentru observarea Pământului.

• Elysium Star-2, un CubeSat 1U al spațiului Elysium care oferă servicii de înmormântare spațială.

• ESEO (European Student Earth Orbiter) sponsorizat de ESA, un microsatelit al

40 kg cu 6 instrumente la bord.

• Eu: CROPIS (Euglena and Combined Regenerative Organic-Food Production in Space), un minisatelit (230 kg) din DLR, Germania. Obiectivul este de a studia producția de alimente în spațiu în sprijinul viitoarelor misiuni spațiale cu echipă de lungă durată (științele vieții). Principalele încărcături utile sunt două sere, fiecare menținută ca un sistem cu buclă închisă presurizată, care simulează condițiile de mediu ale Lunii sau ale Marte.

• eXCITe (eXperiment for Cellular Integration Technology) și o misiune DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) pentru a demonstra tehnologia „satletelor”. Satletele sunt o nouă arhitectură modulară de satelit cu costuri reduse, care se poate scala aproape infinit. Satletele sunt module mici care încorporează mai multe funcții esențiale de satelit și partajează capacități de gestionare a datelor, a energiei și a termicului. Satletele se agregează fizic în diferite combinații care ar oferi capacități pentru îndeplinirea diverselor misiuni. Construit de NovaWurks, eXCITE are o masă de 155 kg. eXCITE poartă, de asemenea, See Me (Space Enabled Effects for Military Angagements), un prototip microsatelit (

22 kg) construit de Raytheon pentru DARPA pentru a obține imagini prin satelit la cerere în timp util și persistent pentru planificarea pre-misiune.

• ExseedSat-1, o misiune CubeSat 1U a companiei indiene Exseed Space. Scopul este de a furniza un satelit de comunicații amator multifuncțional UHF/VHF NBFM (Narrow Band Frequency Modulation).

• FalconSat-6, un minisatelit (181 kg) al USAFA (Academia Forțelor Aeriene din SUA) și sponsorizat de AFRL. FalconSat-6 găzduiește o suită de cinci încărcături utile pentru a răspunde nevoilor cheie AFSPC (Air Force Space Command): SSA (Space Situational Awareness) și necesitatea maturizării tehnologiilor omniprezente, cum ar fi propulsia, rețelele solare și comunicațiile cu putere redusă.

• Flock-3, trei CubeSats 3U (5 kg fiecare) din Planet Labs pentru a asigura observarea Pământului.

• Fox-1C, un radioamator și cercetare tehnologică 1U CubeSat dezvoltat de AMSAT și găzduind mai multe sarcini utile dezvoltate de universități.

• HawkEye, un grup zburător de formare format din trei microsateliți (13,4 kg fiecare) din HawkEye 360, Herndon, VA, SUA. Scopul este de a demonstra monitorizarea tehnologiei de geolocalizare RFI (Radio Frequency Interference) de înaltă precizie.

• Hiber-1 și-2, acestea sunt 6U CubeSats, o misiune de căutare a Hiber Global, Noordwijk, Olanda, pentru constelația planificată (IoT) a comunicațiilor Hube Global CubeSat.

• ICE-Cap (Integrated Communications Extension Capability) și 3U CubeSat al Marinei SUA. Obiectivele sunt de a demonstra o legătură încrucișată de la LEO (Low Earth Orbit) la MUOS (Mobile User Objective System) WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) în GEO (Geosynchronous Orbit). Obiectivul este de a trimite utilizatorilor din rețele securizate.

• ICEYE-X2, un microsatelit SAR (bandă de diafragmă sintetică) cu bandă X (

80 kg) de la Iceye Ltd, o companie comercială de pornire prin satelit din Espoo, Finlanda.

• Irvine 02, o misiune educațională 1U CubeSat de către Fundația Școlii Publice Irvine, Irvine, CA. Programul Irvine CubeSat STEM (ICSP) este un efort multianual care afectează direct peste o sută de elevi din șase licee și două districte școlare.

• ITASAT-1 (Instituto Tecnológico de Aeronáutica Satellite), un brazilian 6U Cubesat

8 kg) construit de Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA). O fostă misiune de microsatelit rescopită.

• JY1-Sat, un CubeSat 1U din Iordania dezvoltat de studenți ai diferitelor universități. Satelitul va purta un radio amator UHF/VHF.

• KazSTSAT (satelit kazah științific și tehnologic) și microsatelit (6)

Statutul misiunii

• 18 decembrie 2018: Operatorii SSTL s-au confruntat cu problema identificării VESTA-1 după ce 64 de sateliți, inclusiv alte 48 de CubeSat, au fost lansați cu misiunea SSO-A SmallSat Express a Spaceflight la bordul Falcon 9 de la baza forței aeriene Vandenberg la 3 decembrie 2018 După lansare, operatorii navelor noastre spațiale au descoperit rapid că predicțiile orbitale furnizate nu se potriveau cu locația VESTA-1 și, prin urmare, trebuiau reglate manual pentru a stabili comunicații fiabile. 7)

- Din fericire, VESTA-1 transporta SGR-Ligo, un nou receptor GNSS în format CubeSat produs recent de SSTL. Deși cubesatul se prăbușea, receptorul GNSS a reușit să dobândească și să urmărească semnalele GPS și să recupereze poziția și viteza satelitului. Acest lucru ne-a permis să actualizăm predicțiile orbitale și am obținut o asigurare neprețuită că satelitul nu se va mai pierde niciodată - o mare ușurare!

- SGR-Ligo este un receptor GNSS care folosește semnale din constelația satelitului GPS de 20.000 km altitudine pentru a determina poziția, viteza și timpul CubeSat, în același mod ca un satelit într-o mașină. SGR-Ligo are, de asemenea, capacitatea de a utiliza semnale de la constelațiile de satelit Galileo și Glonass din Rusia. Receptorul a fost conceput special pentru compatibilitatea CubeSat și este compatibil cu magistrala PC/104. Are un procesor tolerant la defecțiuni și acceptă două antene, active sau pasive, pentru utilizare pe sateliții orientați inerțial. Când funcționează continuu, consumă doar 0,4 W și poate obține poziția rapid, pentru a susține funcționarea intermitentă pentru puteri medii chiar mai mici.

Figura 5: Ilustrația SGR-Ligo (Space GNSS Receiver-Ligo) miniaturizată cu o dimensiune de 92 x 87 x 12 mm și o masă de 90 g (credit imagine: SSTL)