Detail předmětu

Nanosatellite Design and Electronics

FEKT-MPA-NDEAk. rok: 2022/2023

Studenti se seznámí s družicemi formátu CubeSat a PocketQube, jejich mechanickou strukturou a podrobně s jednotlivými elektronickými systémy - počítačem OBC, řízením polohy ADCS, rádiovou komunikací COM, napájecím systémem EPS. Naučí se navrhovat systémy s ohledem na funkční bezpečnost vč. příslušných předstartovních testů. Seznámí se se specifiky komunikace s malými satelity, koncepcí pozemní povelovací stanice a dekódováním telemetrie. Závěr kurzu a laboratorní cvičení jsou věnovány praktickým realizacím nanosatelitů.

Jazyk výuky

angličtina

Počet kreditů

Garant předmětu

doc. Ing. Aleš Povalač, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav radioelektroniky (UREL)

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu je schopen: (a) popsat strukturu nanosatelitu formátu CubeSat a PocketQube; (b) popsat základní elektronické systémy nanosatelitu; (c) vyhodnotit funkční bezpečnost a pořebné testy; (d) definovat požadavky pro návrh vybraného subsystému nanosatelitu a jeho integraci.

Prerekvizity

Student, který si zapíše předmět, by měl být schopen:
- vysvětlit základní principy šíření elektromagnetických vln ve volném prostoru a v atmosféře
- používat logaritmického vyjádření poměrů a úrovní výkonů
- vyčíslit energetickou bilanci rádiového spoje
- zhodnotit základní typy družicových orbit a charakterizovat jejich parametry
Obecně jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia.

Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „osoby znalé pro samostatnou činnost“, kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky, zahrnují přednášky a cvičení a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.

Způsob a kritéria hodnocení

Za aktivní práci v laboratorních cvičeních lze získat maximálně 40 bodů. Zápočet je udělen po absolvování výuky s povinnou účastí. Závěrečná zkouška je hodnocena maximálně 60 body.

Osnovy výuky

1. Základní parametry nanosatelitů, CubeSat a PocketQube. Vývojový cyklus. Cílové aplikace. Orbita.
2. Mechanická struktura. Deployer, sdílené mise. Orientace, možnosti pohonu. Antény a jejich uvolnění.
3. Elektronika nanosatelitů. Počítač OBC, řízení polohy ADCS, rádiová komunikace.
4. Napájecí systém EPS, solární panely, akumulátory. Energetická bilance, monitoring.
5. Funkční bezpečnost, požadavky na hardware a firmware. Redundance. Latch-up, watchdog.
6. Aplikace a vědecké mise nanosatelitů. Projekty ESA.
7. Interní pospojování, I2C, CAN, TCP/IP. CubeSat Space Protocol, AX.25. Datová bilance.
8. Komunikace, modulace, bilance rádiového spoje. Dopplerův jev, frekvenční stabilita.
9. Pozemní stanice. Transceiver, rotátor, TNC. Příjem telemetrie. Sledování satelitů, TLE, síť SatNOGS.
10. Předstartovní testy. Vibrace, teploty, vakuum. Tepelný návrh.
11. Praktické realizace I.
12. Praktické realizace II.
13. Praktické realizace III.

Učební cíle

Cílem předmětu je poskytnout studentům základní orientaci v problematice nanosatelitů typu CubeSat a PocketQube, seznámit je se základními komponenty, strukturou a postupy při jejich návrhu. Důležitou částí předmětu jsou praktické realizace družic.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Základní literatura

CAPPELLETTI, C., BATTISTINI, S., MALPHRUS, B. CubeSat Handbook. 1. ed. London: Academic Press. 498 s. ISBN: 978-0-12-817884-3. (EN)
MARAL, G., BOUSQUET, M. Satellite Communication Systems. 5. ed. Chichester: John Wiley & Sons. 685 s. ISBN: 978-0-470-71458-4. (EN)

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz

Zařazení předmětu ve studijních plánech