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Gruppo di Astrodinamica dellUniversità degli Studi la Sapienza UNISAT SATELLITES F. Graziani, F. Santoni, F. Piergentili, M. Agostinelli, M. L. Battagliere,

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Presentazione sul tema: "Gruppo di Astrodinamica dellUniversità degli Studi la Sapienza UNISAT SATELLITES F. Graziani, F. Santoni, F. Piergentili, M. Agostinelli, M. L. Battagliere,"— Transcript della presentazione:

1 Gruppo di Astrodinamica dellUniversità degli Studi la Sapienza UNISAT SATELLITES F. Graziani, F. Santoni, F. Piergentili, M. Agostinelli, M. L. Battagliere, F. Bulgarelli, M. Ronzitti, M. Sgubini SCUOLA DI INGEGNERIA AEROSPAZIALE UNIVERSITA DI ROMA LA SAPIENZA FUNDAMENTAL PHYSICS IN SPACE WITH SMALL PAYLOADS (FPS-06) Laboratori Nazionali di Frascati dellINFN March 21-23, 2006

2 Gruppo di Astrodinamica dellUniversità degli Studi la Sapienza Contents The UNISAT program aimsThe UNISAT program aims Spacecraft design, manufacturing, testing, launch, operationsSpacecraft design, manufacturing, testing, launch, operations Results of UNISAT-3 at 21 months from launchResults of UNISAT-3 at 21 months from launch UNISAT- 4 scheduled for launch in June 2006UNISAT- 4 scheduled for launch in June 2006 Examples of technological and scientific payloadsExamples of technological and scientific payloads

3 Gruppo di Astrodinamica dellUniversità degli Studi la Sapienza Small Satellites for Space Education Practical Training of Whole Cycle of Space Development – Mission conceptualization, satellite design, fabrication, ground test, modification launch and operation – Know what is important and what is not. Importance for Engineering Education – Synthesis (Not Analysis) of an effective system – Feedbacks from the real world to evaluate design, test, etc. Education of Project Management – Four Managements: time, human resources, cost and risk – Team work, conflict resolution – Effective discussion, documentation – International cooperation, negotiation, mutual understanding Department of Aeronautics and Astronautics University of Tokyo Shinichi Nakasuka

4 Gruppo di Astrodinamica dellUniversità degli Studi la Sapienza Small Satellites for Space Research Reduction of space mission cost using Commercial Off The Shelf (COTS) components Reduction of time from space mission concept to launch (typical time required: 2 years) Technology: test in orbit of state of the art technology Science: small scientific payloads

5 Gruppo di Astrodinamica dellUniversità degli Studi la Sapienza UNISAT program microsatellites Unisat September 26, 2000 Unisat-2 December 20, 2002 Unisat-3 June 29, 2004 Gruppo di Astrodinamica dellUniversità degli Studi la Sapienza

6 UNISAT-3 - Sheet Mission Microsatellite Weight 10 kg Circular Orbit Circular Orbit (Sunsynchronous, 750 km height) (Sunsynchronous, 750 km height) Structure Geometry: octagonal prism (150mm side; 250mm height) (150mm side; 250mm height) Materials: Al + Al-Al sandwich Materials: Al + Al-Al sandwich Attitude Passive magnetic Power - Si and triple-junction solar cells solar cells - NiCd Batteries - NiCd Batteries TLC VHF (145 MHz) uplink; UHF (436 MHz) downlink; 9600 bps; UHF (436 MHz) downlink; 9600 bps;

7 Gruppo di Astrodinamica dellUniversità degli Studi la Sapienza Passive magnetic attitude stabilization A permanent magnet installed on the satellite follows the Earth magnetic field lines A permanent magnet installed on the satellite follows the Earth magnetic field lines Accuracy on the order of 10° Accuracy on the order of 10° Low cost Low cost No software development No software development

8 Gruppo di Astrodinamica dellUniversità degli Studi la Sapienza UNISAT-3 block diagram CPU MODEM+ HDLC Protocol Transmitter UHF Receiver VHF Antenna RS bps Payloads Telemetry Communication Tone Decoder

9 Gruppo di Astrodinamica dellUniversità degli Studi la Sapienza UNISAT-3 electronic boards

10 Gruppo di Astrodinamica dellUniversità degli Studi la Sapienza UNISAT - 3 Terrestrial Si Solar Arrays Lateral solar panels Upper solar panel Terrestrial Si solar cell

11 Gruppo di Astrodinamica dellUniversità degli Studi la Sapienza Low Grade 3J (21%) and Space Qualified Si (15%) Solar Arrays Si Solar Array manufactured by Kiev Polytechnic Institute Triple junction Solar Array

12 Gruppo di Astrodinamica dellUniversità degli Studi la Sapienza Vibration Test (OCI, Roma)

13 Gruppo di Astrodinamica dellUniversità degli Studi la Sapienza Vibration test (Dnepropetrovsk)

14 Gruppo di Astrodinamica dellUniversità degli Studi la Sapienza Separation test (Dnepropetrovsk)

15 Gruppo di Astrodinamica dellUniversità degli Studi la Sapienza Integration on the DNEPR launcher (Baikonour) UNISAT-3 launch team

16 Gruppo di Astrodinamica dellUniversità degli Studi la Sapienza UNISAT-3 Launch Launched from Baikonour using DNEPR LV on 29th June 2004 Sunsynchronous Orbit Inclination: 98° Altitude: km Gruppo di Astrodinamica dellUniversità degli Studi la Sapienza

17 DNEPR LV Launch site

18 Gruppo di Astrodinamica dellUniversità degli Studi la Sapienza San Pietro in Vincoli (SPIV) Ground Station

19 Gruppo di Astrodinamica dellUniversità degli Studi la Sapienza Ground Station Operation Automation Remote operation Internet connection by authorized users (2hr/day in remote location) Remote operation Internet connection by authorized users (2hr/day in remote location) Full automatic operation, as programmed by the operator, about 10 min/week Full automatic operation, as programmed by the operator, about 10 min/week UNISAT-3 operation required one operator at the ground station 2hr/day at fixed times (sat in view) UNISAT-3 operation required one operator at the ground station 2hr/day at fixed times (sat in view)

20 Gruppo di Astrodinamica dellUniversità degli Studi la Sapienza UNISAT-3 Real time Telemetry 3 solar array currents 3 solar array voltages 3 solar array temperatures 3-axes magnetometer measures Load and Battery currents Battery Voltage

21 Gruppo di Astrodinamica dellUniversità degli Studi la Sapienza UNISAT-3 Telemetry Data (2 July 2004) Magnetometer Data Temperature Data Current Data Voltage Data

22 Gruppo di Astrodinamica dellUniversità degli Studi la Sapienza UNISAT-3 Solar array test results (1)

23 Gruppo di Astrodinamica dellUniversità degli Studi la Sapienza UNISAT-3 Solar array test results (2)

24 Gruppo di Astrodinamica dellUniversità degli Studi la Sapienza UNISAT-3 Solar array test results (3)

25 Gruppo di Astrodinamica dellUniversità degli Studi la Sapienza UNISAT-4 Mission Microsatellite Weight 10 kg Circular Orbit Circular Orbit (Sunsynchronous, 750 km height) (Sunsynchronous, 750 km height) Structure Geometry: octagonal prism (150mm side; 250mm height) (150mm side; 250mm height) Materials: Al + Al-Al sandwich Materials: Al + Al-Al sandwich Attitude Passive magnetic Power - Si and GaAs triple-junction solar cells - NiCd Batteries - NiCd Batteries TLC VHF (145 MHz) uplink; UHF (436 MHz) downlink; 9600 bps; UHF (436 MHz) downlink; 9600 bps; Payloads Langmuir Probe (CNR, IFSI) 2 COTS Camera with different resolution 2 COTS Camera with different resolution Navigation experiment (GPS) Navigation experiment (GPS) SIRDARIA (Spacecraft Integrated Re-entry Device Aero-Resistant, Increasing Area) SIRDARIA (Spacecraft Integrated Re-entry Device Aero-Resistant, Increasing Area) MPPT (maximum Peak Power Tracking) MPPT (maximum Peak Power Tracking) COTS Magnetometers COTS Magnetometers GAUSS integrated Triple Junction Solar arrays GAUSS integrated Triple Junction Solar arrays UNISAT-3

26 Gruppo di Astrodinamica dellUniversità degli Studi la Sapienza TPS: Triple Probe System Ionized particles densities are evaluated by voltages and currents among three electrodes exposed to the space plasma Probes Circuit

27 Gruppo di Astrodinamica dellUniversità degli Studi la Sapienza 2 COTS cameras with different resolution Industrial applications camera Differrent resolution by appropriate COTS optics User programmable by simple High level visual programming block diagram environment 6x6 cm size 50g weight 1.5W power FOV and approximate ground resolution at 500 km height F 2,5 mm:FOV 84.6° image size 1000km resolution 1.4 km F 6 mm:FOV 36,8° image size 300km resolution 0.5 km

28 Gruppo di Astrodinamica dellUniversità degli Studi la Sapienza GPS receiver Channels12 Position accuracy 5m Velocity accuracy 0.05m/s Cold Start 120sec (typ) Serial Interface bps Temperature -30° / 70°C Size 46x71x13 mm Weight 22g Power 0.5W NMEA or binary output format

29 Gruppo di Astrodinamica dellUniversità degli Studi la Sapienza SIRDARIA Spacecraft Integrated Re-entry Device Aero-Resistant, Increasing Area

30 Gruppo di Astrodinamica dellUniversità degli Studi la Sapienza COTS Fluxgate magnetometer Temperature -25 : 70 °C Weight 50 g Power 200mW Size 12x2.5 cm Serial interface Accuracy 5nT Alignment 0.2°

31 Gruppo di Astrodinamica dellUniversità degli Studi la Sapienza A) MPPT (Maximum Peak Power Point Tracking) Efficiency between 80% and 90%, depending on the working voltage Can recover damages of one or more solar cells in the solar array

32 Gruppo di Astrodinamica dellUniversità degli Studi la Sapienza


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