Hlavní stránka Info portálu ZČU

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.