Tuesday, May 02, 2006

CubeSat Jr Communication Test project

El quarter pasado un grupo de estudiantes de Aeronautica estuvo realizando un analisis de misión para la iniciativa Stanford to the Moon, que pretende lanzar una mision a la Luna enteramente realizada por Stanford.

El analisis de la misión concluyó que uno de los conceptos más sencillos, viables y a la vez interesantes consistía en lanzar un satelite que contuviera una constelación de CubeSats. Un Cubesat es un microsatelite estandar que mide un decimetro cuadrado y pesa un kilo aproximadamente. La constelación de CubeSats tomaría algunas medidas, las transmitiría al satélite de transporte (un CubeSat no tendría bastante potencia como para cubrir los 300.000Km hasta la Tierra), y el satelite de transporte organizaría todos los datos y los enviaría de vuelta.

earthrisecube


Paralelamente sucedieron un par de asuntos interesantes.
Por una parte, Bob Twiggs, codiseñador del estandar CubeSat y oficialmente profesor de la asignatura que estoy tomando este quarter, esta tratando de desarrollar un nuevo estandar de CubeSat para fines puramente educativos y que sea más barato (a pesar de que los CubeSat se consideran baratos cada uno esta entorno a los 3500$). El nuevo CubeSat, denominado CubeSat Jr se basaría en la placa de procesador Zilog, que es más barata, y además evidentemente no estaría certificado para espacio (lo que lo abarata más todavia).

Por otra parte, el Fredericksberg, TX High School Aerospace Program invitó a Stanford a lanzar la carga que desearan en el cohete que estan realizando. Esta historia es bastante impresionante. Se trata de un instituto público que decidió crear un programa aeroespacial donde los estudiantes diseñan y fabrican un cohete. Sí, a mi también me sonó una locura, pero es un éxito completo. Empezó con fondos puestos por familias y por la comunidad, y ahora mismo tienen apoyo gubernamental e industrial. Reciben fondos y piezas de empresas, NASA, militares etc... Desde el año 97 ya han tenido varios lanzamientos con éxito en el campo de misiles de una base militar cercana, y por lo visto los alumnos se colocan bastante bien al salir del instituto.
Los cohetes viajan a más de Mach 2, y alcanzan alturas cercanas a los 100.000 pies, unos 30Km.

cohete


Para aprovechar estos dos temas, se decidió hacer un proyecto en el que se lanzarían 3 CubeSat Jr en el cohete. Uno de ellos haría de madre, de manera que los otros dos satelites se comunicarían con él y él se comunicaría con la estación base. De este modo se prueba la arquitectura propuesta en el analisis de misión, lo cual siempre es bueno de cara a conseguir fondos para la misión a la Luna. Además se probarán los CubeSat Jr en una misión con cierta dificultad.

Las siguientes imagenes resumen en que consiste el proyecto, y cual es la arquitectura de comunicaciones.

profile

architecture


El equipo somos 16 personas, en las que hay 4 estudiantes trabajando en la industria, uno que solía estar en la Jaxa (agencia espacial japonesa), otros que estaban en la NASA, y bueno, yo que estaba en la ESA. Ademas colaboramos con el instituto de Texas, y con otro instituto en Australia que esta intentando iniciar un programa similar.

De momento hemos estado diseñando la electronica y los paracaidas. En electronica hemos diseñado varias PCB. Una con un par de baterias de las que usan las camaras de fotos que da varios voltajes para alimentar los distintos circuitos, otra tiene un sensor de temperatura, un acelerometro y una EEPROM para guardar los datos en caso de que falle la radio. Otra tiene la radio para las comunicaciones y un receptor GPS. Y por último hemos modificado la placa del procesador Zilog ligeramente. Ademas de estas cosas, nos hemos hecho con una videocamara espia (mide algo así como 3cm x 2cm x 0.5cm) con una tarjeta de 1GB de memoria, y así podremos grabar el descenso.
A pesar de que el proyecto me gusta, la verdad es que me he sentido bastante inutil en él. Teníamos a gente con casi 10 años de experiencia diseñando PCBs, y yo he diseñado una en mi vida y hace como 5 años. Ademas el calendario era muy apretado y al tio en cuestión que diseñaba las placas parece que le gustaba trabajar solo. Así que he colaborado relativamente poco, más que ideas generales, y dar animos. Un poco frustrante porque así no se aprende, pero bueno...

Las placas llegaran la semana que viene, y nos pondremos a soldar componentes. Ya os contaré más cosillas.

9 comments:

Aitor said...

Me alegro que vuelvas a poner posts de estos tan interesantes.
Al final la PCB que hacemos en segundo te sirvió de algo, jeje
Un saludo

McLera said...

Buenas y santas,

preguntando siempre por un poco más de información sobre este interesante proyecto ... que tipo de medidas hace? tiene algun tipo de control a bordo? podriamos calificar los cubesat de sensor distribuido?

Gracias por estos post.

Un saludo.

Pablo said...

Hola McLera,

Las medidas que hacen en este vuelo las escojimos por motivos puramente técnicos y economicos. Queriamos algo que nos diera información de lo que estaba ocurriendo y a la vez que no costará más allá de 15 o 20$ por sensor.

Escojimos un acelerometro de 3 ejes integrado basado en MEMS, y un sensor de temperatura. Con él primero podemos detectar determindos eventos como cuando dejan el cohete, cuando son proyectados, cuando se abre el paracaidas, sí hay choques entre ellos, posibles vientos etc...
Con el segundo podemos saber dos cosas, primero tener una estimación grosera de la altura, y segundo, si algo deja de funcionar saber que es por el frio (o porque se ha frito, pero esto segundo es menos probable que lo primero).

Estuvimos mirando otros sensores, pero en general eran caros o complicados de usar.

Abordo como mucho va a tener un sistema de autoencendido, para ahorrar bateria antes del lanzamiento, y que se active todo segun diga el acelerometro, y aun esto no es seguro. El resto es simplemente lo bastante como para leer datos, guardarlos en una memoria, y transmitirlos siguiendo un determinado protocolo.

Sobre la última pregunta, es más filosofica que ingenieril, pero en general las constelaciones Cubesat suelen tener diferentes sensores en cada uno de ellos, de manera que es más bien un "satelite distribuido". En general, impone tantas limitaciones que solo se usan para misiones estudiantiles con costes muy limitados.

McLera said...

Buenas y santas,

Una de las placas llevaba un gps, ... ¿cual es su uso?.

Este Cubesat aunque sencillo, me parece un ejercicio muy interesante, "facil" y económico.

Me parece posible poner en marcha proyectos de este tipo también en España. Falta quizás iniciativa.

Tan solo una divagación.

Un saludo

sprocket said...

Joder, que proyecto más guapo.
Ojalá hubiero podido hacer yo algo así (aun sintiéndome inútil como dices sentirte). También te recuerdo que los jefes nunca hacen nada "real" y son los que más cobran (jamás entenderé eso). Así que puedes sentirte un poco como el jefe :D

Espero un informe detallado de la misión. ;)

Anonymous said...

hoola!estudio telecomunicaciones en la universidad de La Salle en Barcelona y como proyecto estoy construyendo el receptor del satélite SalleSat1, el que va a ser el primer cubesat de una universidad en españa, pero de momento voy muy perdido, alguien sabe donde podría encontrar información para poder abrirme un poco los ojos?

mi direccion es:

st09557@salleurl.edu

gracias!

Anonymous said...

Yo también estoy liado con el proyecto SalleSAT, y agradecería cualquier tipo de información. Debo elegir 6 sensores de temperatura, 3 acelerómetros y 3 magnetómetros para el cubesat y crear una PCB que facilite la información recibida por estos sensores al Ordenador de Vuelo del satélite.

Mi correo es st12595@salle.url.edu

¡Cualquier ayuda será bien recibida!

Liliana said...

hola, somos estudiantes de Ing. Electrónica de la Universidad Distrital de Bogotá, Colombia. Estamos trabajando en el subsistema de comunicaciones del Cubesat UD (el primer Cubesat de la universidad)nuestro proyecto de grado, especificamente en el diseño del sistema de seguimiento del Cubesat UD. No hemos encontrado mucha documentación agradeceriamos cualquier tipo de información. Por ahora estamos eligiendo los sensores con los que enviaremos la telemetría basica del picosatélite.. pero tenemos varias dudas al respecto.

Mi correo es lilimalaver@gmail.com

Gracias!!!

sensores temperatura said...

Excelente post, se ve un proyecto bastante elaborado