Satelliidi alamsüsteemid

Allikas: Vikipeedia
Jump to navigation Jump to search
ESTCube-1 ehitust ja alamsüsteeme illustreeriv joonis

Satelliidi alamsüsteem on osa satelliidist, mis täidab ühte kindlat ülesannet.

Satelliidid on pooleldi iseseisvad arvuti poolt juhitavad elektroonilised seadmed, mis on disainitud täitma konkreetseid spetsiifilisi missioone. Kuna satelliit peab missiooni käigus hakkama saama mitmesuguste ülesannetega, siis on ülesanded jaotatud erinevatele alamsüsteemidele täitmiseks. Satelliit peab suutma toota elektrit, suhelda Maapealse kontrolljaamaga, kontrollida oma asendit ja veel palju muud.[1]

Alamsüsteemid[muuda | muuda lähteteksti]

Struktuur[muuda | muuda lähteteksti]

Struktuuri alamsüsteemi peamine ülesanne on tagada satelliidi püsimine ühes tükis säilitades seejuures funktsionaalsuse.

Satelliidi kere peab moodustama kõikidest teistest komponentidest ühise terviku. Struktuur peab olema piisaval tugev ja vastupidav, et taluda orbiidile viimise ajal kanderaketi poolt põhjustatud vibratsioone ning muid võimalikke mehaanilisi häireid. Seejuures peab struktuur olema võimalikult kerge, et vähendada satelliidi orbiidile viimise maksumust ning lubada selle arvelt võimalikult palju massist kasutada satelliidi tööks elutähtsatele süsteemidele.[2] Orbiidil olles peab satelliidi kere suutma kaitsta satelliidi sisu võimalike kokkupõrgete eest mikrometeoriitidega ning võtma enda kanda ka soojuskontrolli ja kiirguskaitse ülesanded.[3]

Elektri alamsüsteem[muuda | muuda lähteteksti]

Elektritoite alamsüsteem (EPS – Electrical Power Subsystem) on üks tähtsamaid satelliidi alamsüsteeme, kuna ilma elektrita ei suuda töötada ükski kaasaegne [elektroonika]l põhinev satelliit ning kui EPS peaks mingil põhjustel lakkama töötamast, lakkab töötamast kogu satelliit.

EPSi ülesanneteks on elektrienergia hankimine, selle salvestamine ning teistele alamsüsteemidele laiali jagamine.

Kuna enamik satelliite opereerib päikesesüsteemis, on levinuim meetod kasutada Päikese poolt eraldatavat energiat. Elektrienergia eraldamiseks kasutatakse enamasti [päikesepaneel]e. Kuigi päike kiirgab pidevalt ühtlases koguses energiat, ei ole selle kogumine sugugi lihtne. Tüüpiliselt kasutatavate päikesepaneelide [kasutegur] ei ületa 40%[4]. Suures koguses energia kogumiseks on vaja suure pindalaga päikesepaneele. Maalähedastel orbiitidel asuvad satelliidid võivad veeta Maa varjus kuni pool päeva, mis tähendab, et selle ajal on energia kogumine ja salvestamine võimatu.[3]

Satelliitidel, mis Maa suhtes ei pöörle ümber oma telje, kasutatakse päikesepaneele, mis eenduvad satelliidi kerest ning on kontrollitud eraldiseisvate mootorite poolt, mis orienteerivad neid pidevalt Päikese poole. Ümber oma telje pöörlevate satelliitide küljed on tavaliselt kaetud päikesepaneelidega. Sellisel juhul on osad päikesepaneelidest alati suunatud päikese poole.[3]

Lisaks päikese paneelidele kasutatakse energiatootmiseks ka keemilist ja tuumaenergiat. Keemiliste kütuste kasutamine energiatootmiseks on suhteliselt lühiajaline protsess ning seetõttu kasutatakse sellist meetodit valdavalt vaid väga lühiajaliste missioonide tarbeks. Tuumareaktorid toodavad suures koguses soojust, mis seejärel muudetakse elektrienergiaks. Tuumaenergiat kasutatakse missioonidel, mis vajavad väga palju energiat või missioonidel, kus päikeseenergia kasutamine on raskendatud (missioonid varjus või Päikesest kaugel).[3]

Osa toodetud energiast läheb kohe kasutusse satelliidi seadmete töös hoidmiseks, ülejäänud energia salvestatakse hilisemaks kasutuseks. Salvestatud energiat võib minna tarvis, kui mingil põhjusel (näiteks satelliidi varju sattumine) ei ole võimalik saada piisavalt energiat otse päikesepaneelidest või kui teatud protsesside energiavajadus ületab satelliidi energiatootlikkuse (näiteks suure võimsustarbega eksperimendid või kiire ja suuremahuline kommunikatsioon). Energiat salvestatakse tavaliselt keemilistes akudes.[3]

Iga alamsüsteem on läbi energiasiini ühenduses ka EPSga, kust ta saab elektrieneergiat.[5][6]

Asendi määramise ja kontrollimise alamsüsteem[muuda | muuda lähteteksti]

Next.svg Pikemalt artiklis Kosmoseaparaadi orienteerimine

Sõltuvalt missiooni olemusest nimetatakse seda alamsüsteemi kas Asendi ning orbiidi kontrollimise (AOCS – Attitude and Orbit Control Subsytem) või asendi määramise ja kontrollimise alamsüsteemiks (ADCS – Attitude Determination and Control Subsystem).[7]

ESTCube-1 magnetpoolid

Asendi, liikumis- ja pöörlemiskiiruse ning orientatsiooni määramiseks on satelliit varustatud mitmesuguste andurite ja sensoritega, millelt saadud informatsiooni kombineerides on võimalik satelliidi asend kindlaks määrata. Kasutavad instrumendid on näiteks güroskoobid, päikesesensorid, magnetomeetrid Samuti vastutab alamsüsteem asendi, liikumis- ja pöörlemiskiiruse ning orientatsiooni muutmise eest. Seda nii pisikorrektuuride kui ka suuremate manöövrite puhul. Satelliidi liigutamiseks kasutatakse mitmesuguseid aktuaatoreid – näiteks magnetpoolid, hoorattad, päikesepurjed.[8],

Pardaarvuti, käsu- ja andmehalduse alamsüsteem[muuda | muuda lähteteksti]

Pardaarvuti, tihti viidatud ka kui käsu- ja andmehalduse alamsüsteem (CDHS – Command and Data Handling Subsystem), kontrollib kõike, mida satelliit teeb. Tema ülesanne on koordineerida iga alamsüsteemi tööd ning vajadusel anda neile uusi ülesandeid või lülitada nad puhkerežiimi.

Alamsüsteem peab haldama sensoritest saadavat informatsiooni ning tegema selle põhjal otsuseid satelliidi edasiseks tööks. Näiteks, peab pardaarvuti mõistma kui satelliit on sattunud varju ning lülitama kõik süsteemid energiakokkuhoiu mõttes puhkerežiimile.[3]

Kui satelliit saab kontrolljaamast mingi käsu, siis edastatakse see esmalt pardaarvutile, kes siis saadud ülesanded vastavatele alamsüsteemidele edasi delegeerib. Kui missiooni seisukohalt on koguda informatsiooni erinevate sensorite väljunditest, siis tegeleb just käsu- ja andmehalduse alamsüsteem andmete kokku kogumisega, nende salvestamisega ning kontrolljaamale edastamisega.[9]

Kommunikatsiooni alamsüsteem[muuda | muuda lähteteksti]

Kommunikatsiooni alamsüsteemi (COM – Communication Subsystem) ülesanne on tagada võimekus suhtluseks satelliidi ja kontrolljaama vahele. Tavaliselt kasutab kommunikatsiooni alamsüsteem kahte erineval sagedusel opereerivat kanalit (uplink – üleslaadimine ja downlink – allalaadimine).[10]

Enamasti on kommunikatsiooni jaoks vaja antenne, mis satelliidi sisse ei mahu. Sellisel juhul tuleb antennid lõplikult paigaldada alles siis, kui satelliit on jõudnud juba orbiidile. Välised antennid integreeritakse tavaliselt struktuuri alamsüsteemiga.[11]

Soojuskontrolli ja keskkonna alamsüsteem[muuda | muuda lähteteksti]

Satelliidisisene temperatuur peab olema kindlas vahemikus, et elektroonika saaks töötada tõrgeteta. Suuremate tehiskaaslaste puhul võib olla vajalik ka temperatuuri hoidmine inimese eluks vajalikul tasemel. Enamasti piirdutakse passiivse termokontrolliga, milleks kasutatakse radiaatorit, et liigsest soojusest vabaneda. Keerukamate süsteemide puhul ka vedel- või gaasjahutusega süsteeme. Mehitatud satelliitide puhul on oluline, et satelliidi sisekeskkond vastaks väga täpsetele nõuetele (inimtegevuseks vajalik atmosfäär, temperatuur, kiirgus), mehitamata tehiskaaslase puhul on aga ainuke suuremal määral mõjutav keskkonnategur kiirgus. Elektroonika kaitseks kasutatakse mitmesuguseid lisa kaitsekihte, et blokeerida radiatsiooni.[3]

Lihtsamate süsteemide puhul on nii soojus- kui ka kiirguskontroll integreeritud struktuuri alamsüsteemi sisse.[12]

Pagas[muuda | muuda lähteteksti]

Iga satelliit kannab kaasas ka pagasit (PL – Payload), mis ei ole essentsilane satelliidi töötamiseks, kuid on vajalik missiooni täitmiseks (pagas defineerib missiooni tüübi).[3] Pagas võib koosneda veel mitmest keerukast süsteemist (kaamerad, teaduslikud instrumendid, uute katsetavate tehnoloogiate prototüübid), kuid üldises plaanis nimetatakse see kõik üheks alamsüsteemiks.

Kontrolljaam[muuda | muuda lähteteksti]

ESTCube-1 kontrolljaama antenn endise Tartu Ülikooli füüsikahoone katusel

Kontrolljaam (GS – Ground Station) on tihedas seoses kommunikatsiooni alamsüsteemiga. Kuigi kontrolljaam on enamasti Maapealne üksus loetakse teda tihti satelliidi alamsüsteemiks.

Kontrolljaam peab vahendama kogu informatsiooni satelliidi ja tema operaatorite vahel ning peab vastutama, et satelliidiga oleks võimalik suhelda.[13]

Vaata ka[muuda | muuda lähteteksti]

Viited[muuda | muuda lähteteksti]