Český satelit má za sebou prvních dvě stě přeletů nad řídicím střediskem

Už měsíc je možné přijímat signály z nového českého satelitu VZLUSAT-1. 26. července dosáhl počtu dvou set přeletů nad pozemním řídicím a komunikačním střediskem na fakultě elektrotechnické. Pojďme si přiblížit jeho cestu do vesmíru.

Nano- a piko- satelity v ČR

V České republice vzniklo několik projektů nano- a piko- satelitů třídy CubeSat - např. czCube, CzechTechSat nebo plzeňský univerzitní PilsenCUBE. K jejich startu na oběžnou dráhu ale nakonec nedošlo. V rámci projektu PilsenCUBE vznikla pozemní komunikační stanice, dnes využívaná k povelování satelitu VZLUSAT-1. Tento satelit byl zkonstruován pod vedením Výzkumného a zkušebního leteckého ústavu v Praze (VZLU) týmem českých odborníků, který zahrnoval i skupinu z katedry aplikované elektroniky a telekomunikací na Fakultě elektrotechnické Západočeské univerzity v Plzni. Kromě VZLU se do projektu také zapojily další výzkumné instituce a technologické firmy (Rigaku, ZČU, ČVUT, 5M, HVM Plasma, IST, TTS). Úkolem nanosatelitu je ověřit nové technologie v podmínkách vesmíru a zapojit se do mezinárodního výzkumného projektu QB50.

Plánované experimenty v průběhu mise

Satelit VZLUSAT-1 nese na své palubě experimentální zařízení připravená českými odborníky z výše zmíněných firem a univerzit a jeden unifikovaný přístroj mezinárodního projektu QB50 pro výzkum termosféry Země. Konkrétně jde o tyto přístroje a experimenty:

  • miniaturní rentgenový dalekohled  s částicovým pixelovým detektorem Timepix, testující unikátní rentgenovou optiku založenou na principu račího oka,
  • experimentální ověření pokovených kompozitních materiálů pro stínění kosmického záření včetně unikátního systému testování změn jejich mechanických vlastností v průběhu letu satelitu a uvolňování látek ze struktury materiálu,
  • experimentální ověření lehkého koutového odražeče pro přesné měření vzdálenosti satelitu z pozemní laserové stanice,
  • výzkum termosféry Země přístrojem Fipex pro mezinárodní projekt QB50 – měření koncentrace atomárního a molekulárního kyslíku.

Start satelitu VZLUSAT-1

V pátek 23. června 2017 v 5:59 (SELČ) odstartovala podle plánu raketa PSLV-C38 s tímto českým technologickým nanosatelitem na palubě včetně dalších třiceti satelitů. Místem startu bylo indické vesmírné středisko Satish Dhawan. Po necelé půlhodině letu se satelit odpoutal od nosiče a vydal se do vesmíru na polární dráze ve výšce 510 km nad Zemí. Komentovaný start rakety a uvolnění satelitů přinesl server kosmonautix.cz, originál záznamu startu je dostupný také na youtube.com.

První kontakt se satelitem

Satelit se ohlásil svým radiomajákem (pípání v morseovce) již během svého prvního přeletu v dosahu řídicího střediska na FEL ZČU. Signál byl zachycen i přes velmi nepříznivou polohu satelitu jen velmi těsně nad obzorem. Zachycením signálu za těchto podmínek bylo potvrzeno úspěšné rozvinutí antén a z obsahu vysílaného radiomajáku zkontrolováno napětí akumulátoru a teploty systémů satelitu. Záznam prvních "pípnutí" si v sestřihu můžete poslechnout i v přiloženém záznamu.

Vlastní vysílání radiomajáku satelitu mohou přijímat radioamatéři v době mimo jeho povelování z řídicí stanice. Parametry pro příjem lze najít pod odkazem Radio Amateur na stránkách řídicího střediska.

Nastavování a testování komunikace

Od navázání prvního spojení začala probíhat optimalizace komunikace pro zajištění spolehlivého obousměrného provozu. Bylo třeba přenastavit parametry komunikačních systémů vzhledem k tomu, že společně vypuštěné satelity z rakety PSLV-C38 se v úvodních dnech pohybovaly blízko sebe, vysílaly na podobných kmitočtech a na oběžné dráze nebyly od sebe přesně rozlišeny. Po týdnu intenzivní práce na pozemní komunikační stanici a upřesňování parametrů oběžné dráhy satelitu již bylo možné pravidelně navazovat rádiovou komunikaci plnou přenosovou rychlostí. S nárůstem spolehlivosti spojení se také začalo častěji využívat vlastního automatického systému řízení datové komunikace se satelitem.

Povelování a řízení činnosti satelitu

Řízení satelitu provádí pozemní řídicí a komunikační stanice vybudovaná v Plzni na fakultě elektrotechnické, a to pouze během šesti několikaminutových přeletů satelitu za den. Zasílání povelů je prováděno ručně operátorem satelitu nebo v automatickém módu softwarem dle konfigurace provedené operátorem. Ruční povelování je možné provádět vzdáleně bez nutnosti fyzické přítomnosti operátora v řídicím středisku, stejně tak lze i vzdáleně konfigurovat automatický mód povelování. Vše je možné sledovat živě na stránkách pozemního řídicího střediska. Středisko je vybaveno počítačově řízeným polohovaným anténním systémem, který umožňuje sledovat satelit v době jeho průletů a počítačem laděnou radiostanicí s kompenzováním Dopplerova posunu frekvence. To je nutné vzhledem k vysoké rychlosti satelitu (cca 7 km/s).

První činnosti satelitu

Od okamžiku oddělení od rakety satelit trvale ukládá každou minutu své základní údaje (teploty, napětí, proudy,…), které napomáhají diagnostikovat jeho celkový stav. Již v prvním týdnu po vypuštění byl satelit během rádiových kontaktů postupně oživován a testován. V úzké spolupráci s jednotlivými týmy z institucí podílejících se na projektu byly v počátcích systémy satelitu postupně krátkodobě zapnuty, jednorázově odečtena data a opět vypnuty. Postupně byly systémy ponechány zapnuté na dobu několika obletů Země pro získání delší řady dat. Jsou již tak k dispozici údaje ze systému určujícího a stabilizujícího prostorovou orientaci satelitu (měření z magnetometrů a gyroskopů), ze systému pro testování stavu kompozitních materiálů (měření teplot a koncentrace uvolňujících se látek) a ze systému rentgenového dalekohledu (dozimetrické snímky z pixelového částicového detektoru). Satelit má rovněž ověřený a plně funkční systém plánování aktivace a deaktivace pravidelných měření a jednorázových experimentů.

Plán následujících aktivit

V brzké době nás čeká řada úkolů nezbytných pro zajištění plné funkcionality satelitu a jeho systémů. Jde zejména o tyto aktivity:

  • zprovoznění stabilizačních systémů (nahrání kalibračních souborů a zjednodušených modelů predikce dráhy) a spuštění módu brzdícího rotaci satelitu, což je nezbytné pro experimenty v rámci projektu QB50,
  • ověření funkčnosti soustavy senzorů v daleké infračervené oblasti, viditelné oblasti a ultrafialové oblasti spektra, které jsou součástí optické spouště snímkování rentgenovým dalekohledem,
  • testování rentgenového dalekohledu dozimetrickým měřením radiačního pozadí bez vyklopené optiky a cílené snímkování Slunce s vyklopenou rentgenovou optikou,
  • ověření funkčnosti XRB diod pro měření radiační expozice a spuštění dlouhodobého měření vlastností radiačně stínících pokovených kompozitních materiálů,
  • aktivace a prověření přístroje Fipex v koordinaci s ostatními satelity projektu QB50.

Novinky z průběhu mise

Chcete se dozvědět, co se aktuálně děje? Komentované události k projektu českého satelitu najdete na jeho domovských stránkách vzlusat1.cz, spravovaných Výzkumným a zkušebním leteckým ústavem, nebo na stránkách Oddělení telekomunikační a multimediální techniky Fakulty elektrotechnické ZČU, které provozuje řídicí a komunikační stanici. Na těchto stránkách také naleznete vysvětlivky k webu pozemní stanice (www.pilsencube.zcu.cz/vzlusat1), kde je možné sledovat operování satelitu při přeletech téměř v přímém přenosu (při automatickém módu).

O VZLUSAT-1 a řídicím středisku natočila reportáž i Česká televize (zpravodajstvní od 41 minuty, 56 sekundy).

Tým Fakulty elektrotechnické ZČU v projektu nanosatelitu VZLUSAT-1

Tým z Fakulty elektrotechnické má na starosti nejen povelování satelitu z vlastní pozemní komunikační stanice, ale také navrhoval a realizoval soustavu optických čidel pro včasnou aktivaci systému rentgenového dalekohledu a vlastní spuštění snímkování částicovým detektorem při zamíření do Slunce. Aktivity týmu byly podpořeny tuzemskými projekty GA ČR, TA ČR, SGS a mezinárodním projektem QB50. V současné době se tým skládá z těchto pracovníků: J. Masopust, R. Linhart, A. Voborník, I. Veřtát, M. Pokorný, P. Fiala, J. Mráz a L. Dudáček. V minulosti byla zapojena řada dalších lidí včetně studentů s šesti bakalářskými, 13 diplomovými a pěti dizertačními pracemi.


Video


Galerie


Pozemní řízení - webové rozhraní

Fakultní tým během prvních hodin po startu satelitu

Anténa pro komunikaci se satelitem

Pohled na budovu FEL s anténním systémem na střeše budovy

Fakulta elektrotechnická

J. Masopust, I. Veřtát

27.07.17


ZČU pomáhá vyvíjet turbíny budoucnosti. V září se zúčastní konference Turbomachines 2018


Fakulta strojní

83

30.08.18


Západočeská univerzita otevře poradnu pro arabské studenty


Celouniverzitní

363

28.08.18


Sportovci Western Stars se připravují na novou sezónu


Celouniverzitní

83

18.09.18