Satellit der Cornell University - Cornell University Satellite
| Namen | CUSat |
|---|---|
| Missionstyp | Technologiedemonstration |
| Operator | Cornell University / AFRL |
| COSPAR-ID | 2013-055B |
| SATCAT- Nr. | 39266 |
| Webseite | Bei Cornell.edu |
| Eigenschaften von Raumfahrzeugen | |
| Hersteller | Cornell Weltraumsysteme |
| Startmasse | 40,82 kg (90,0 lb) |
| Missionsbeginn | |
| Erscheinungsdatum | 16:00, 29. September 2013 (UTC) |
| Rakete | Falke 9 v1.1 |
| Startplatz | Luftwaffenstützpunkt Vandenberg |
| Bahnparameter | |
| Referenzsystem | Geozentrisch |
| Regime | Niedrige Erdumlaufbahn |
Der Cornell University Satellite ( CUSat ) ist ein von der Cornell University entwickelter Nanosatellit , der am 29. September 2013 gestartet wurde. Er verwendet einen neuen Algorithmus namens Carrier-Phase Differential GPS (CDGPS), um globale Positionierungssysteme mit einer Genauigkeit von 3 Millimetern zu kalibrieren. Diese Technologie kann es mehreren Raumfahrzeugen ermöglichen, in unmittelbarer Nähe zu reisen.
Das CUSat-Projekt begann 2005 und war Gewinner des Nanosat-4-Programms der Universität, das darauf abzielt, zukünftige Arbeitskräfte in der Luft- und Raumfahrt auszubilden und neue Raumfahrttechnologien zu entwickeln. Als Teil dieses Programms hat CUSat Umwelttests und andere Aspekte der endgültigen I&T in der AFRL Aerospace Engineering Facility auf der Kirtland Air Force Base abgeschlossen . CUSat arbeitete mit AFRL zusammen, um den SERB-Prozess des Verteidigungsministeriums in Vorbereitung auf einen Start mit dem Weltraumtestprogramm abzuschließen . Der Satellit startete als sekundäre Nutzlast zu CASSIOPE auf einer SpaceX Falcon 9- Rakete am 29. September 2013.
Betriebsdetails
Das Weltraumsegment war ursprünglich so konzipiert, dass es aus zwei funktional identischen Satelliten besteht, die zusammen starten und sich in einer Ziel-Inspektor-Konfiguration im Orbit trennen. Einmal in der Umlaufbahn, würde CUSat Mikroschub- Puls-Plasma- Triebwerke (PPTs) und subzentimetergenaues Trägerphasen- Differential-GPS (CDGPS) verwenden, um die Satelliten bis auf zehn Meter voneinander zu navigieren. Der Inspektionssatellit würde Kameras verwenden, um Bilder des Zielsatelliten zu sammeln, während er eine relative Navigation durchführt. Zielsatellitenbilder würden auf das Bodensegment übertragen , wo sie verwendet würden, um ein dreidimensionales Modell für den Endbenutzer zu rekonstruieren.
Die Mission wurde modifiziert, nachdem eines der Segmente während des Tests beschädigt wurde. Es bestand später aus einem einzigen Satelliten mit mehreren Antennen, die Daten untereinander übertragen.
Ursprünglicher Plan
Phase 1: Start
CUSat wurde als sekundäre Nutzlast auf einer Trägerrakete gestartet. Einmal im Orbit und in der richtigen Lage, trennte sich CUSat von der Trägerrakete, wo Phase Zwei - die Initialisierung - begann.
Phase 2: Initialisierung
Sobald sich CUSat von der Trägerrakete trennt und in die Initialisierungsphase eintritt, tritt es in die Solarbeleuchtung ein, wo das Raumfahrzeug eingeschaltet wird. Das Raumfahrzeug wird über eine von mehreren Bodenstationen Kontakt mit dem Mission Control Center in Cornell aufnehmen und seinen Status beleuchten. Als nächstes beginnt das Raumfahrzeug, seine Taumelraten zu bewerten und wird, falls erforderlich, abstürzen. Nach der Stabilisierung wird CUSat mit der Inbetriebnahme beginnen. Die Betreiber im MCC werden den Zustand der meisten Satelliten-Subsysteme bewerten. Während dieser Zeit beginnt das oberste Raumfahrzeug, nach GPS-Satelliten in der Umgebung zu suchen. Dann wird eine Trägerphasen-Differenz-GPS-Sperre erfasst, um eine genaue Lagelösung zu erhalten. Das Raumschiff wird in Phase Drei eintreten: Raumschiff-Trennung.
Phase 3: Trennung von Raumfahrzeugen
Sobald eine Lageregelung erhalten wurde, stellten die Aktuatoren von CUSat die Lage für eine ordnungsgemäße Trennung ein.
Während noch in der Beleuchtung, durchgeführt Cusat dann eine Low-Schock - Trennung durch die Verwendung eines Lichtbandes in einem oberen und unteren Satelliten. Nach der Trennung trat CUSat in Phase vier ein: Inspektion
Phase 4: Inspektion
Nachdem sowohl der Top- als auch der Bottom-Satellit eine GPS-Überwachung erhalten hatten, wurde die relative Entfernung zwischen den beiden über CDGPS berechnet. Als der Partnersatellit in das Sichtfeld einer Betriebskamera eintrat, erfasste der Inspektionssatellit Bilder des Partnersatelliten. Der Boden fordert bestimmte Bilder an, die anschließend bei den nächsten Kommunikationsmöglichkeiten aus dem Weltraumsegment nach unten gelinkt wurden.
Vor Ort wurden die Downlink-Daten verwendet, um ein 3D-Bild von CUSat zu erstellen, um die CDGPS-Daten zu verifizieren.
Die Mannschaft
Zum Zeitpunkt des Starts im Jahr 2013 wurde geschätzt, dass 200 Studenten der Cornell University seit Beginn des Projekts im Jahr 2005 an dem Projekt teilgenommen hatten.
Verwaltung
Der Principal Investigator für das CUSat-Projekt ist Mason Peck . Die beiden Berater des CUSat-Projekts sind Mark Campbell und Mark Psiaki .
Technische Hintergründe
Da CUSat ein Engineering-Projektteam an der Cornell University ist , setzt es sich aus einer Vielzahl verschiedener Studenten mit unterschiedlichen Fähigkeiten und Talenten zusammen. Die Teammitglieder kommen aus den Studienrichtungen Elektrotechnik und Informationstechnik , Maschinenbau und Luft- und Raumfahrttechnik , angewandte und technische Physik , Informatik , Wirtschaftswissenschaften und Management und sogar Architektur .
Subsysteme
Seit der FCR hat es eine große Umverteilung der Arbeit auf verschiedene Subsysteme gegeben. Die aktuellen Subsysteme sind unten aufgeführt.
- ADCNS: Das Attitude Determination, Control, and Navigation Subsystem (ADCNS) führt die relative Navigation aus, die für die Inspektionsverfahren im Orbit von CUSat verwendet werden sollte. CUSat verwendete hauptsächlich drei GPS- Boards zur Lagebestimmung. Zur Lagekontrolle verwendete CUSat Pulsed-Plasma-Triebwerke (PPTs) und Reaktionsräder . Der Softwareteil von ADCNS bestand aus den relativen Navigationsalgorithmen, die die verschiedenen von den CONOPs definierten Betriebsarten ausführten.
- Kamera: Das Kamerateam war dafür verantwortlich, Bilder im Orbit zu erfassen, in ein modifiziertes JPEG- Format zu komprimieren und an den Bordcomputer C&DH weiterzuleiten.
- Kommando- und Datenhandling: C&DH war die zentrale Drehscheibe für Kommunikation und Berechnung auf dem Satelliten. Unter Verwendung eines handelsüblichen Einplatinencomputers (COTS) mit Windows CE und C++ führte C&DH die ADCNS-Algorithmen und den Flugcode aus.
- GPS: Das GPS-Team war für die GPS-Empfänger , Antennen und Algorithmen verantwortlich, die zur Berechnung der relativen Position im Subzentimeterbereich verwendet wurden.
- Bodensegment : Das Bodensegment war verantwortlich für den Bodenbetrieb des Satelliten, einschließlich Bodensatellitenkommunikation, Verfolgung und befiehlt.
- Kabelbaum: Das Kabelbaum-Subsystem war für die Satellitenverkabelung, die elektronische Rückwandplatine, die elektrischen Schnittstellenplatinen und alle elektrischen Belange auf Systemebene verantwortlich.
- Industry Relations: Das Industry Relations-Team war für die Vermarktung von CUSat und die Suche nach kommerziellem und akademischem Sponsoring verantwortlich.
- Integration und Test: Das I&T-Team war verantwortlich für die schnelle Integration und das Testen von CUSat. I&T war auch für den Test von CUSat in der thermischen Vakuumkammer der Cornell University verantwortlich.
- Mechanische Hardware: Das Team von Mechanical Hardware fertigte die Satellitenstruktur und verwaltete das Design. Die Struktur umfasste acht Isogitterplatten sowie zahlreiche Gehäuse für Elektronikplatinen.
- Mission Ops: Das Mission Ops-Team definierte den detaillierten Operationsplan im Orbit für beide CUSat-Satelliten. Betriebsverfahren wurden so definiert, dass sie mit den Hardware- und Missionsspezifikationen übereinstimmen und die erfolgreiche Durchführung der Mission sicherstellen.
- Energie: Das Energieteam war dafür verantwortlich, Sonnenenergie zu nutzen , zu speichern und über den Satelliten zu verteilen.
- Antrieb: Das Antriebsteam war für die gepulsten Plasmatriebwerke (PPTs) von CUSat verantwortlich, die jedem Satelliten sechs Freiheitsgrade gaben : drei Translationsfreiheitsgrade und drei Rotationsfreiheitsgrade.
- Strukturen: Das Strukturteam war für die Konstruktion, Analyse und Herstellung des Satellitenkörpers sowie für die Logistik der internen Komponenten verantwortlich.
- Überlebensfähigkeit: Das Überlebensfähigkeitsteam war für die Analyse und Kontrolle der thermischen, elektrischen und Schwingungsumgebung des Satelliten am Boden, während des Starts und im Orbit verantwortlich. Die analysierten Effekte umfassen ESD, atomare Sauerstoffeffekte, Entlüftung und Ausgasung.
- Systeme: Das CUSat-Satellitenprojekt beschäftigte sich intensiv mit Systems Engineering . Die Systems Group war größtenteils dafür verantwortlich, dem Projekt die Richtung zu geben, indem sie Systemanforderungen auf höchster Ebene erstellte, Best Practices erstellte, die Kommunikation aufrechterhielt, Designentscheidungen traf und Prozesse zur Entwicklung eines erfolgreichen Produkts erstellte. Jeder der Subsystemleiter nahm auch als Mitglied der Systems Group teil, was es dem Projekt ermöglichte, Konsistenz und Fokussierung aufrechtzuerhalten.
- Telemetrie und Kommando: T&C war für die Kommunikation zwischen Satelliten sowie für die Kommunikation von Satellit zu Boden verantwortlich. T&C verwendete modifizierte kommerzielle Funkgeräte, die in Amateurfrequenzbändern betrieben wurden, um die von den Satelliten aufgenommenen Bilder an die Bodenstation zu übertragen. Der Satellit erhielt das FCC- Rufzeichen WG2XTI für den Amateurfunk-Satellitendienst.
Verweise