Sistemi spaziali di Osservazione della Terra Tecnologie, Sensori, Piattaforme Venezia, 15 Gennaio 2010

Segmento Spaziale Giovanni Sylos Labini

Argomenti Componenti di un Sistema Spaziale Il Segmento Spaziale La piattaforma Il Payload Il Segmento Terreno Il Formato dei Dati Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

Segmento spaziale Come è fatto un Satellite Sensori Orbite Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

Componenti di un Satellite BUS (PIATTAFORMA) PAYLOAD Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

BUS (Piattaforma) Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

TT&C : Telecomunicazione, Tracking e Control Le Funzioni del BUS Il BUS rende disponibili al sattellite tutte le funzioni di mantenimento (House Keeping): TT&C : Telecomunicazione, Tracking e Control AOCS: Attitude overall Control System (Controllo di Assetto) Power: Potenza elettrica Propulsione OBDH: On Board Data Handling Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

TT&C Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

Rilevazione e Ricezione dei Comandi Funzioni del TT&C Gestione del Segnale Rilevazione e Ricezione dei Comandi Modulazione e Trasmissione della Telemetria Ranging (Cioè misura della posizione del Satellite Gestione dei Sottosistemi Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

Ranging Il Segnale dalla stazione di terra (Uplink) viene ritrasmesso verso la stazione di Terra (downlink) Il Tempo di propagazione consente di calcolare la distanza Gli angoli di Puntamento dell’antenna Azimuth ed Elevazione Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

TT&C Gestione dei Sottosistemi Riceve comandi dal Command Data & Handling Subsystem Trasmette dati di Housekeeping al CD&H Gestisce il Puntamento Esegue le sequenze di missione In caso di perdita di assetto autonomamente entra in modo safe (omni) E’ in grado di implementare sequenze automatiche in caso di malfunzionamenti Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

AOCS – Attitude Overall Control System Questo sistema consente di gestire il puntamento del satellite e di stabilizzarlo lungo la sua Orbita: E’ quindi sia critico per la vita del satellite Che per le capacità di utilizzo dei sensori di bordo Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

Alcuni metodi di controllo di Assetto Metodo Accuratezza NOTE Spin Stabilized 0,1 deg Passivo Semplice -singolo asse di inerzia a Basso Costo Gravity Gradient 1-3 deg Semplice Passivo Basso Costo Giroscopi 0,01 deg Molto preciso, richiede comunque un altro sistema, costoso Jets Richiede carburante, rapido ma ad alto costo Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

Impianto di Potenza elettrica (EPS) Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

Range Applicativo di Sorgenti Differenti Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

Pannelli Fotovoltaici Celle a combustibile Reattori Nucleari SORGENTI Pannelli Fotovoltaici Celle a combustibile Reattori Nucleari Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

Celle a Combustibile Output voltage per cell 0.8 V Consumano Idrogeno e Ossigeno, producono acqua (1L/Kwh) Alta potenza specifica (275 W/kg) Le celle dello Shuttle producono 16 kW peak Il processo è reversibile quindi sono un utile sistema di accumulo Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

Reattori Nucleari RTG Radioisotope Thermoelectric Generators Usati in alcune missioni interplanetearie Il decadimento naturale della fonte radioattiva genera calore Il Gradiente termico su una giunzion p-n genera corrente Genera alte temperature: Lead telluride (300 – 500 deg C, silicon germanium >600 deg C E quindi la temperatura in eccesso deve essere smaltita dal satellite Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

Celle Fotovoltaiche Sono sorgenti provate e affidabili Hanno una elevata potenza specifica e un basso costo unitario Le alte temperature riducono l’efficienza Le radiazioni riducono performance e vita media In gran parte delle orbite bisogna introdurre sistemi di accumulo per gestire le eclissi Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

On Board Data Handling Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

Computer di Bordo : OBDH I Principali Stati di un Sistema Spaziale Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

Non è possibile testare tutti gli stati anche di sw elementare OBDH cont. Non è possibile testare tutti gli stati anche di sw elementare Quindi nei sistemi spaziali tutto e basato sulle prove, sulle ridondanze, e sulle capacità di autotest del sistema Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

L’Ambiente Spaziale Tutt’altro che vuoto….

Orbita Geostazionaria Orbite Orbita Polare Quota 700-1000 Km Orbita Geostazionaria 3600 Km Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

Lo Spazio extratmosferico Lo Spazio è tutt’altro che vuoto Un Sistema Spaziale deve confrontarsi con situazioni termiche estreme Effetti di attrito sono sensibili anche a distanze > di 1000 Km Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

Lo Spazio extratmosferico Degassamento nel vuoto Atmospheric drag Reazioni Chimiche Carica elettrica dovuta al plasma Danneggiamento da particelle ad alta energia Eventi Singoli nei circuiti elettrici Impatti ad alta volecità Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

Classificazione dei Sensori Il Payload Classificazione dei Sensori

Sensori attivi e passivi. Sensori Attivi: Generano la radiazione consentendo una illuminazione controllata dell’area di interesse Sensori Passivi: Utilizzano la Radiazione solare Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

Sensori Attivi Ottici Pro :Estrema precisione, immediatezza della misura, sensibilità alle cartteristiche chimiche del bersaglio Contro :Vita breve delle sorgenti, Assorbimento Atmosferico, presenza di parti meccaniche Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

Sensori Attivi (cont.) Microonde (Radar) Pro:Tecnologia matura, Risoluzione controllabile, Assenza di parti in movimento, elevata trasparenza del mezzo di propagazione in tutte le condizioni Contro:Geometria Complessa, Difficile Elaborazione del Dato, elevato peso e dimensione del sensore Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

Sensori Passivi Ottici Sono i sensori per Telerilevamento meglio conosciuti e di uso operativo adottati dalle missioni: LANDSAT, SPOT, IRS, METEOSAT, J-ERS Dipendono in modo drammatico dalle condizioni atmosferiche e, nel visibile dalla illuminazione solare Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

Sensori Passivi LO SCANNER MULTISPETTRALE (MSS) DELLA SERIE LANDSAT Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

Sensori Passivi (cont) Microonde Sono essenzialmente Radiometri, di risoluzione limitata e comunque da utilizzare congiuntamente a strumenti ottici o a microonde attive. In genere offrono poche informazioni sulla geometria del bersaglio Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

Segmento Terreno Elementi del Segmento Terreno Tecniche di Acquisizione e Distribuzione dei Dati Formattazione e Media Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

Elementi del segmento terreno Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

Acquisizione e Distribuzione dei Dati Valore Aggiunto Stazione di terra Utenti finali Distributore dei Dati Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

Principali Formati BSQ BIL BIP Band Sequential Band Interleaved Band Inteleaved by Pixel Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

BSQ HEADER LINE 1 BAND 1 LINE 2 BAND 1 LINE n BAND 1 LINE 1 BAND 2 Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

BIL HEADER LINE 1 BAND 1 LINE 1 BAND 2 LINE 1 BAND n LINE 2 BAND 1 LINE M BAND N Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

Interleaved By Pixel HEADER BAND N BAND N PIX1 PIX1 BAND 3 BAND 3 PIX N Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali