Detail předmětu

Nanosatellite Design and Electronics

FEKT-MPA-NDEAk. rok: 2024/2025

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

5

Garant předmětu

doc. Ing. Aleš Povalač, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav radioelektroniky (UREL)

Vstupní znalosti

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.

 

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

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

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.
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.

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)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program MPA-CAN magisterský navazující 1 ročník, letní semestr, povinně volitelný
  • Program MPA-SAP magisterský navazující 1 ročník, letní semestr, povinný
  • Program MPA-TEC magisterský navazující 1 ročník, letní semestr, povinný
  • Program MPAD-CAN magisterský navazující 1 ročník, letní semestr, povinně volitelný
  • Program MPAJ-TEC magisterský navazující 1 ročník, letní semestr, povinný
  • Program MPC-EKT magisterský navazující 1 ročník, letní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

13 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Aleš Povalač, Ph.D.

Osnova

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

Laboratorní cvičení

39 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Aleš Povalač, Ph.D.

Osnova

Laboratorní cvičení bez fixní osnovy, týmové projekty s individuálním přístupem zaměřené na minimální verze subsystémů nanosatelitu, jako jsou OBC, rádio, EPS, ADCS. Zahrnuje průběžné prezentace postupu vývoje, vytvoření dokumentace a finální prezentaci projektu.