Dünya verileri için satnav’ın kilidini açma

Gezegenimiz sürekli olarak navigasyondan çok daha fazlası için yararlı olan satnav uydularından gelen radyo sinyalleriyle yıkanıyor. Özel uzay görevleri, değerli çevresel bilgileri toplamak için bu sinyal yansımalarını elde eder. Avrupa’nın bir sonraki Vega fırlatıcısı üzerinde uçan ayakkabı kutusu büyüklüğündeki PRETTY CubeSat, iklim değişikliği oranını daha iyi ölçmek için yeni bir frekansı ve yeni gözlem açısını araştıracak ve aynı zamanda çevresindeki uzay ortamı hakkında radyasyon verilerini toplayacak.

PRETTY, Pasif REFlekTometri ve DosimeTrY misyonu, hemen üzerinde görülebilen Küresel Navigasyon Uydu Sistemi (GNSS) uydularından sinyal almak için ufka doğru ilerleyecek. Ön yüzündeki iki yama anten, aynı uydudan gelen aynı sinyali, daha doğrusu uzaydan kendisine ulaşan bir sinyali ve Dünya’nın kriyosferinden veya okyanuslarından yansıyan eşdeğer sinyali alacaktır.

“Farkı tespit etme” özelliğinin son derece gelişmiş bir versiyonunu kullanan PRETTY, buz ve deniz yüksekliğini 550 km yörünge yüksekliğinden en az 50 cm doğrulukla elde etmek için gemideki ikiz sinyalleri karşılaştıracak.

Bu arada minyatür bir dozimetre, CubeSat’ın devam eden radyasyon maruziyetini izleyecek ve gelecekteki küçük uyduların güvenilirliğini ve sürdürülebilirliğini sağlamaya yardımcı olacak verileri toplayacak.

Yansıtılan uydu navigasyonundan çevresel veriler

ESA radyometre mühendisi Manuel Martin Neira, nispeten düşük maliyetli altimetri ve dağılım ölçüm tabanlı rüzgar ve dalga verilerini elde etmek için bugün dünya çapında çok sayıda görevde aktif olarak kullanılan GNSS “reflektometri” konseptinin orijinal mucidiydi.

PRETTY’nin bazı önemli yenilikleri bünyesinde barındırdığını açıklıyor. “Mevcut reflektometri misyonları doğrudan aşağıya bakar, ancak böyle bir dikey geometri çok engebeli bir deniz yüzeyine neden olur. Sığ bir açıyla aşağıya bakıldığında deniz daha pürüzsüz görünür; jaluzilerin duruma bağlı olarak çeşitli şekillerde açık veya kapalı görünmesine benzer şekilde. onları gözlemlediğiniz açı Sonuç olarak, yansıyan GNSS sinyalleri daha tutarlı kalır.

“Ayrıca PRETTY, Avrupa Galileo ve ABD GPS uyduları tarafından iletilen daha uzun dalga boylu E5/L5’i kullanan yeni bir GNSS frekansını ilk kez kullanıyor. PRETTY ekibi bu değişikliği görev geliştirmenin sonlarında yer rehberliğinde yaptı. Bu frekans bandını kullanarak üstün doğruluk gösteren testler.”

ESA’nın CubeSat Sistem Birimi sistem mühendisi ve PRETTY Teknik Sorumlusu Camille Pirat şunları ekliyor: “E5/L5’teki reflektometri için gereken özel yapım anten aynı zamanda ışın oluşturma adı verilen, faydalı yükün aktif olarak ve eşzamanlı olarak doğrudan izlemesine olanak tanıyan bir tekniği de mümkün kılıyor. ve GNSS uydularından gelen yansıyan sinyaller, teknoloji gösteriminin kapsamını daha da genişletiyor.”

Tüm Avusturya takımı

Avusturya tarafından ESA’nın Genel Destek Teknolojisi Programı aracılığıyla finanse edilen PRETTY, reflektometri yükünü geliştiren ana yüklenici Beyond Gravity Avusturya, radyasyon dozimetre yüküne katkıda bulunan Seibersdorf Laboratuvarları ve genel sistem entegratörü olarak Graz Teknik Üniversitesi’nin görev yaptığı, tamamı Avusturya’dan oluşan bir konsorsiyum tarafından geliştirildi. ve operatör.

Şirketin sistem mühendisi Andreas Dielacher, “Beyond Gravity, daha önceki bir ESA projesi aracılığıyla PRETTY üzerinde uçurulan reflektometri işleme çekirdeğini geliştirmek için Manuel ile birlikte çalıştı” diyor.

“Daha sonra bir uçuş fırsatı aradık; başlangıçta Uluslararası Uzay İstasyonunu veya TU Graz tarafından denetlenen OPS-SAT CubeSat’a sığmayı umuyorduk. Daha sonra OPS-SAT’ın başarısı bizi özel bir CubeSat görevi düşünmeye yöneltti. Aslında PRETTY, Beyond Gravity’nin ilk CubeSat’ı oldu.”

Yoğun hesaplama

CubeSat’lar, standart 10 cm’lik kutulardan oluşturulmuş, gerekli tüm sistemlerin yanı sıra görev yüklerini de barındıran küçük, ucuz uydulardır. PRETTY’nin durumunda, işlem çekirdeği, yama antenleri ve yazılımdan türetilmiş bir radyo ile birlikte çalışarak lansman sonrası devreye alma aşamasında ilave esneklik sunar.

TU Graz’daki misyonu yöneten Andreas Johann Hörmer, “Orijinal ve yansıyan sinyalleri ilişkilendirmek için aslında iki yöntem kullanacağız” diyor. “Birincisi, sinyalin içine gömülü kodu kullanan standart tekniktir. İkincisi, yüksek frekanslı satnav sinyallerinden yararlanarak, farklı sinyal fazlarını ‘interferometri’ adı verilen bir yöntemle doğrudan karşılaştırır.

“Bu ikinci yöntem, hesaplama açısından daha zorludur, çok fazla güç gerektirir ve atık ısı üretir. Bu nedenle, genellikle her gün maksimum yarım saatlik iki gözlem seansı gerçekleştireceğiz ve bu arada sonuçları yerimize aktarmak için dinleneceğiz. ve ısının dağılmasına izin verir. Ve genellikle yerel alacakaranlık veya gece sırasında gözlem yaparız. Güneş ışığından kaynaklanan ısıdan kaçınmak, alıcımıza daha iyi bir sinyal/gürültü oranı sağlar.”

Norveç Bilim ve Teknoloji Üniversitesi tarafından koordine edilen bilimsel bir konsorsiyum, PRETTY’nin altimetre ve saçılma ölçüm verilerinden yararlanmayı bekliyor.

Andreas Dielacher şunu ekliyor: “Benim için bilimsel açıdan gözlemlenecek en heyecan verici yerler kutuplar olacak, çünkü görevin planlanan bir yıllık ömrü boyunca yüzey yüksekliğindeki en fazla değişikliği muhtemelen orada göreceğiz – gerçi Uygulamada daha uzun süre devam etmeyi umuyoruz.”

Radyasyon haritalayıcı

PRETTY’nin ikincil yükü, uzay radyasyonu için minyatürleştirilmiş bir dozimetre olan SATDOS’tur ve düşük Dünya yörüngesinin güvenilir bir haritasını verme görevi boyunca çalışacak. Geliştiricisi Seibersdorf Laboratories, uydu bileşenlerinin radyasyonla sertleştirilmesini test etme konusunda uzmandır. SATDOS, geçici “tek olay etkilerinden” genel sistem güvenilirliğini kademeli olarak bozan “toplam iyonlaştırıcı doz” etkilerine kadar uydu sistemleri üzerindeki çeşitli radyasyon etkilerini ölçecektir.

Seibersdorf Laboratories PRETTY proje yöneticisi Christoph Tscherne şu yorumu yapıyor: “SATDOS kullanarak gözlemlenen radyasyon etkilerini analiz etmek, devam eden uzay hava durumu ve uydu elektroniğinin güvenilirliği hakkında bilinçli değerlendirmeler yapmamızı sağlıyor; böylece gelecekteki uzay görevlerinin, özellikle de küçük olanların sürdürülebilirliğine katkıda bulunuyor.”

PRETTY, yenilikçi teknolojilerin erken uzay testlerini sağlamayı amaçlayan ESA’nın GSTP’sinin Fly unsuru aracılığıyla desteklendi.

Andreas Johann Hörmer, “Ekibimiz ESA CubeSat ekibiyle çalışmaktan kesinlikle çok şey öğrendi” diyor. “Yanlış gidebilecek şeyler ve bunların nasıl düzeltileceği de dahil olmak üzere her türlü alanda yararlanabileceğimiz pek çok bilgi var.”

Bu haftaki Vega Flight VV23, ana uydu yükleriyle birlikte, bir nano uydunun Dünya gözlemi kapasitesini test eden ESA’nın Proba-V Companion CubeSat’ı ve ayrıca Avrupa Komisyonu’nun Yörünge İçi Gösterim/Yörünge İçi Doğrulama Programı aracılığıyla gerçekleştirilen çok sayıda görev dahil olmak üzere çok sayıda CubeSat taşıyor.