Στις 4 Οκτωβρίου 1957 εκτοξεύθηκε και τέθηκε σε τροχιά ο πρώτος τεχνητός δορυφόρος της ιστορίας, Sputnik 1, ο οποίος εξέπεμπε ραδιοσήματα με πληροφορίες για την πυκνότητα των ηλεκτρονίων στην ιονόσφαιρα.

Σήμα του Sputnik 1

Από αυτούς τους φαινομενικά απλούς τόνους του 1957, η ωρίμανση των διαστημικών αποστολών μάς έχει χαρίσει πλέον έως και φωτογραφίες άλλων πλανητών, όπως αυτές του Mars Rover Opportunity (το οποίο ολοκλήρωσε επίσημα την αποστολή του μετά από 15 χρόνια υπηρεσίας στην εξερεύνηση του διαστήματος πριν από μερικές ημέρες)

Επιφάνεια του Άρη, Πηγή: NASA

Τι θα ήταν μια διαστημική αποστολή χωρίς δίαυλο επικοινωνίας, χωρίς «φωνή»; Τι χρειάζεται για να λάβουμε  το πολυπόθητο «μπιπ», ή μία φωτογραφία με μικρότερη ανάλυση από ένα καινούριο smart phone, αλλά τόσο σημαντική για την επιστήμη; Εκεί ακριβώς είναι που αναλαμβάνει η ομάδα των τηλεπικοινωνιών.

Το υποσύστημα Communications αποτελείται από το space και το ground segment. Το space segment αναφέρεται στο υλικό και το λογισμικό που εμπλέκονται στη λήψη και αποστολή σημάτων, ειδικότερα στην κεραία ή κεραίες, και στην πλακέτα όπου γίνεται η επεξεργασία των εισερχόμενων και εξερχόμενων δεδομένων πάνω στο δορυφόρο. Το ground segment είναι ο σταθμός βάσης που εκτελεί την αντίστοιχη διαδικασία στη γη. Τα είδη των δεδομένων που ανταλλάσσονται ανάμεσα στο space και το ground segment είναι:

  • Telemetry: Διαγνωστικές πληροφορίες για την κατάσταση του δορυφόρου
  • Telecommand: Εντολές από τον σταθμό βάσης προς τον δορυφόρο
  • Payload: Επιστημονικά δεδομένα από το πείραμα

Για την παρακολούθηση του πειράματος του AcubeSAT απαιτείται η λήψη ενός μεγάλου όγκου φωτογραφιών. Ο περιορισμένος χρόνος επαφής με τον σταθμό βάσης σε Low Earth Orbit, καθώς και η χαμηλή διαθέσιμη ισχύς λόγω του μικρού μεγέθους του CubeSat, αποτελούν πρόκληση για την επίτευξη υψηλής ταχύτητας μετάδοσης για την ανάκτηση των επιστημονικών δεδομένων. Για τους παραπάνω λόγους, επιλέξαμε να σχεδιάσουμε μια πιο κατευθυντική επίπεδη κεραία (patch antenna) για λειτουργία στα 2.4 GHz (S band).

Αρχικό 3D μοντέλο και διάγραμμα ακτινοβολίας της επίπεδης κεραίας

Παράλληλα, το πιο σημαντικό ζήτημα για το υποσύστημα είναι η κατά το δυνατόν μεγαλύτερη αξιοπιστία. Δεδομένου ότι η μόνιμη απώλεια επαφής με το δορυφόρο σημαίνει και το τέλος της αποστολής, τα Comms θα περιλαμβάνουν και μία κεραία αναδιπλούμενων διπόλων, η οποία θα επιτρέπει την απρόσκοπτη επικοινωνία, ανεξάρτητα από τον προσανατολισμό του Cubesat. Παρεμβολές από άλλα σήματα, φαινόμενα Doppler, η επίδραση της ατμόσφαιρας στη ραδιοζεύξη είναι μερικά μόνο από τα θέματα που πρέπει να ληφθούν επιπρόσθετα υπ’ όψιν κατά τον σχεδιασμό.

Για να ανταπεξέλθουν σε αυτές τις απαιτήσεις, τα μέλη των Comms μελετούν, εκτός από την αντίστοιχη βιβλιογραφία, διεθνή space standards (CCSDS, ECSS), τα οποία καθορίζουν τις βέλτιστες για το είδος της αποστολής παραμέτρους (τεχνική διαμόρφωσης σήματος, πρωτόκολλο επικοινωνίας κλπ.)

Communications Team (Milton, Electra, Afroditi, Giorgos)

Το υποσύστημά μας αυτή τη στιγμή αποτελείται από την Ηλέκτρα, την Αφροδίτη, τον Μίλτον, προπτυχιακούς φοιτητές στο τμήμα Ηλεκτρολόγων του ΑΠΘ, και τον Γιώργο, διδακτορικό φοιτητή του τομέα Τηλεπικοινωνιών στο Πανεπιστήμιο Κρήτης. Η Ηλέκτρα αυτό το χρονικό διάστημα αξιολογεί πρωτόκολλα επικοινωνίας, η Αφροδίτη σχεδιάζει την patch κεραία, ο Μίλτον προγραμματίζει τον πομποδέκτη που θα χρησιμοποιηθεί για την αποστολή των επιστημονικών δεδομένων και ο Γιώργος ασχολείται με το λογισμικό του σταθμού βάσης.

Κατηγορίες: CubeSat