Prototype design of ESTCube-2 attitude and orbit control system

Abstract

Esimene Eesti satelliit ESTCube-1 viidi edukalt maalähedasele orbiidile 2013. aasta maikuus ning aasta vältel on satelliit täitnud peaaegu kõik oma eesmärgid välja arvatud päikesepurje eksperiment [7]. Eksperimendi jooksul pannakse satelliit pöörlema kiirusega 1 pööre sekundis, keritakse 10 m pikkune mikrojuhe välja ning laetakse see kõrge potentsiaalini. Teoreetiliselt peaks laetud mikrojuhtme ja Maa ionosfäärilise plasma vastasmõju toimel satelliidi pöörlemiskiirus kahanema [14]. Kuigi missioon pole veel lõppenud, plaanitakse juba Eesti Tudengisatelliidi programmi raames järgmisi missioone [11]. Üks ESTCube-2 ja ESTCube-3 missioonide eesmärkidest on jätkata päikesepurje testimist, kasutades 1 km pikkusega mikrojuhet. Teiseks eesmärgiks on demonstreerida NanoSpace Cold Gas thruster'i kasutamist asendi ja orbiidi juhtimissüsteemi mootorina [12]. Mõlemat meetodit saab potentsiaalselt kasutada kosmoses reisimiseks [13]. Magistritöö jooksul arendati uut satelliidi asendi ja orbiidi juhtimissüsteemi, mis on hädavajalik missioonide teaduslike eesmärkide täitmiseks. Magistritöö eesmärkideks oli: • tuua välja nõuded ESTCube-2 asendi ja orbiidi juhtimissüsteemi jaoks; • kirjeldada süsteemi struktuuri; • tuua välja nõuded satelliidi asendi ja orbiidi juhtimissüsteemi prototüüpplaadi jaoks; • valida riistavara prototüüpplaadi jaoks; • arendada satelliidi asendi ja orbiiti juhtimissüsteemi esimene prototüüpplaat. Prototüüpplaadi konstuktsioon põhineb ESTCube-1 asendi juhtimissüsteemil ja ESTCube meeskonna kogemustel. Tulevalt uute missioonide poolt esitatavatest nõuetest on vajalik ka täiendava riistvara lisamine ning süsteemi suurema jõudluse garanteerimine. On analüüsitud teiste nanosatelliitide lahendused. Töö jooksul oli valitud uued elektroonikakomponendid ja kasutatud uued konstruktsioonilahendusi, mis välistavad ESTCube-1 konstruktsioonis leitud puudusi. Tulemuseks on saadud kõikidele nõudmistele vastav prototüüpplaadi konstuktsioon. Prototüüpplaat võimaldab välja lülitada kõik andurid ühe kaupa, võimaldab korraga läbi testida valikut sobivaid andureid ja võimaldab efektiivselt testida vajalikke riistvara- ja tarkvarakomponente. Töö tulemuseks on prototüüpplaadi konstuktsioon, mida on valmis kokkumonteerimiseks ja testimiseks. Seega peale magistritöö esitamist kavatseb autor tööd jätkata ning arendada tarkvara konstrueeritud platvormi jaoks.