APARATURA KOSMICZNA, Piotr Orleański, CBK PAN, Wykład 3
Transkrypt
APARATURA KOSMICZNA, Piotr Orleański, CBK PAN, Wykład 3
APARATURA KOSMICZNA, Piotr Orleański, CBK PAN, Wykład 3, strona 1 Wykład 3: satelita, jego budowa, dostępne zasoby i interfejsy pokładowe •Budowa satelity, część serwisowa i ładunek, podstawowe podsystemy części serwisowej •Struktura mechaniczna, interfejsy mechaniczne, •Interfejsy optyczne, •Problemy termiczne, interfejsy termiczne, •Satelita jako fragment aparatury, •Anteny, •Zasilania satelity i aparatury pomiarowej, •AOCS, określanie i utrzymanie pozycji na orbicie •Sterowanie satelitą i aparaturą pomiarową, komendy pokładowe, •Telemetria pokładowa, zbieranie danych, ich przechowywanie i transmisja na Ziemię, •Zagadnienia EMC, Naczelna zasada współpracy przyrządów z satelitą (wykorzystania jego zasobów): satelita ma pełnić rolę służebną w stosunku do aparatury pomiarowej (po to został zbudowany i wystrzelony), ale jest on elementem wspólnym dla wszystkich urządzeń i jakiekolwiek wykorzystanie jego zasobów w sposób grożący awarią innych bloków lub samego satelity powinno zostać wyeliminowane. APARATURA KOSMICZNA, Piotr Orleański, CBK PAN, Wykład 3, strona 2 Satelita jako fragment aparatury Integral – przykład satelity o prawie całkowicie rozdzielonych części serwisowej i części aparaturowej APARATURA KOSMICZNA, Piotr Orleański, CBK PAN, Wykład 3, strona 3 LANDSAT7 satellite weighs 1973 kg, is 4.04 m long, and 2.74 m in diameter. Surrey Space Centre, VLSI Design and Embedded Systems Group APARATURA KOSMICZNA, Piotr Orleański, CBK PAN, Wykład 3, strona 4 The BRITE satellite (University of Toronto, Institute for Aerospace Studies, Space Flight Lab.) is a 20cm cube with a nominal mass of 6kg. APARATURA KOSMICZNA, Piotr Orleański, CBK PAN, Wykład 3, strona 5 SIMBOL-X - przykład formacji satelitarnej składającej się z dwóch obiektów oddalonych od siebie o około 20m , projekt CNES Z opracowania CNES APARATURA KOSMICZNA, Piotr Orleański, CBK PAN, Wykład 3, strona 6 Znaczna większość przykładów różnych rozwiązań konstrukcyjnych satelity pochodzi z opracowania EADS Astrium dla satelity Sentinel-2 Mission Concept: • Global coverage with single satellite, 10 days revisit • Operational mission shall be based on two simultaneously operating satellites, providing 5 days global revisit time • Flexible operational concept allowing real time, near real time and emergency data acquisitions • Nominal and extended viewing modes to ensure fast global accessibility • 4 ground stations baseline scenario • Sun synchronous orbit, 786 km altitude, 14 + 3/10 rev/day, 10:30 Local Time Descending Node • Mission lifetime 15 years, Design-Lifetime of 7,25 years (in-orbit lifetime), additional 5 years for consumables, first satellite in 2012 Payload: • Multi Spectral Instrument (MSI) • 290 km swath • 13 spectral bands VNIR&SWIR, • spatial resolution 10, 20 and 60 m Launcher: • VEGA nominal launcher • Rockot as backup APARATURA KOSMICZNA, Piotr Orleański, CBK PAN, Wykład 3, strona 7 EADS Astrium: satelita Sentinel-2 APARATURA KOSMICZNA, Piotr Orleański, CBK PAN, Wykład 3, strona 8 Satelita jako fragment aparatury – Mars Express i wzajemnie przenikające się fragmenty Service Module i Payload +Z, Nadir S/C Secondary Structure S/C Upper (+Z) Floor +Y PFS “S” S/C Lateral (-Y) Wall S/C Shear Wall (Y) PFS “O” S/C (+X) Closure Panel PFS Radiator S/C Shear Wall (X) +X, Cold Space APARATURA KOSMICZNA, Piotr Orleański, CBK PAN, Wykład 3, strona 9 Satelita jako fragment aparatury Beagle 2 – przykład satelity (lądownika) o całkowicie połączonych ze sobą systemach serwisowych i aparaturowych APARATURA KOSMICZNA, Piotr Orleański, CBK PAN, Wykład 3, strona 10 Satelita jako fragment aparatury Beagle 2, c.d. - (Position Adjustable Workbench) Mounted on the PAW (Position Adjustable Workbench) are: 1. A Stereo Pair of Cameras to image the landing site and identify nearby rocks- provided by a consortium led by Mullard Space Science Laboratory, University College London. 2. A Microscope to examine the microscopic structure of the rocks and soil - provided by the Max Planck Institute for Aeronomy Lindau in Germany. 3. A Gamma-ray Mossbauer Spectrometer to measure the oxidisation state of iron minerals in the soil and rocks - provided by the University of Mainz in Germany. 4. An X-ray Spectrometer to measure the elemental composition of the rocks and soil - provided by the Leicester team led by Professor George Fraser. 5. A Rock Corer/Grinder provided by Hong Kong Polytechnic Hong Kong, China with technical assistance from Leicester. 6. A Mole, a self burying drill and soil collection device - built by a consortium led by DLR (German Aerospace Research Establishment) Koln. APARATURA KOSMICZNA, Piotr Orleański, CBK PAN, Wykład 3, strona 11 Satelita (service module) pomiarowa, ładunek (payload). i aparatura Aparatura pomiarowa jest ładunkiem - “pojęcie mass budget”. Interfejsy mechaniczne •wymagania dotyczące mechaniki - kto je narzuca, wykorzystanie obiektów już gotowych, projektowanie satelity pod konkretny eksperyment, •kapsuła satelity oraz pojęcie koperty “envelope” dla przyrządu, •miejsca mocowania przyrządów, •przenikanie się różnych przyrządów, wzajemne zachodzenie na siebie ruchomych mechanizmów, •MICD (Mechanical Interface Control Drawing), •współrzędne i punkty referencyjne, jednostki, •specyfikacja połączeń - materiały, płaskość, gładkość, momenty dokręcania śrub, •masa, środek ciężkości, momenty bezwładności, •problem MGSE - projektowanie aparatury z myślą o jej testach przed startem, a nie tylko o pracy na orbicie, •wymagania dotyczące obciążeń na jakie narażone są mechanizmy i obudowy, APARATURA KOSMICZNA, Piotr Orleański, CBK PAN, Wykład 3, strona 12 APARATURA KOSMICZNA, Piotr Orleański, CBK PAN, Wykład 3, strona 13 EADS Astrium: satelita Sentinel-2, umieszczenie satelity na różnych rakietach, pojęcie „envelope” APARATURA KOSMICZNA, Piotr Orleański, CBK PAN, Wykład 3, strona 14 EADS Astrium; satelita Sentinel-2: •struktura mechaniczna, •„propulsion system”, •interfejs mechaniczny MSI APARATURA KOSMICZNA, Piotr Orleański, CBK PAN, Wykład 3, strona 15 Sentinel-1 (Thales/Alenia) propulsion system: • Chemical monopropellant (hydrazine) blow-down system with 14 RCTs arranged into two functionally redundant branches. • Helium gas for a 22bar BOL MEOP pressure level • Leak-fault protection with three barriers (LV and double-seats RCT). Functions & Performance: • Orbital insertion correction • Orbital drag compensation • EOL disposal maneuvers • Mass: < 18kg Major Items data: • RCT: 1N, > 60,000 pulses, Mib_av: 0.029Ns • Tank: PMD type,180 litres APARATURA KOSMICZNA, Piotr Orleański, CBK PAN, Wykład 3, strona 16 EADS Astrium; satelita Sentinel-2: Altitude and Orbit Control System APARATURA KOSMICZNA, Piotr Orleański, CBK PAN, Wykład 3, strona 17 Podsystemy AOCS, koła zamachowe: z prawej firmy SunSpace u dołu firmy SSTL (Surrey Satellite Technology Ltd.) APARATURA KOSMICZNA, Piotr Orleański, CBK PAN, Wykład 3, strona 18 Podsystemy AOCS, czujniki położenia (Sun Sensor, Star Tracker, Earth Horizon Sensor) z lewej u góry czujnik położenia Słońca firmy EADS SODERN, z lewej u dołu czujniki horyzontu Ziemi firmy Goodrich, z prawej czujniki położenia gwiazd firmy EADS SODERN w centrum czujnik położenia Słońca firmy Optical Energy Technologies, Inc. APARATURA KOSMICZNA, Piotr Orleański, CBK PAN, Wykład 3, strona 19 Mechanizmy pokładowe: część serwisowa (rozkładanie paneli słonecznych, rozkładanie anten, koła reakcyjne), ładunek (całe spektrum różnych mechanizmów). Wszelkie mechanizmy powinny być projektowane tak, aby przy pracy w najmniej korzystnych warunkach i największych obciążeniach ich czas pracy był co najmniej dwukrotnie dłuższy od zakładanego czasu eksploatacji aparatury. Przyjmuje się kilkukrotne współczynniki bezpieczeństwa, i tak, na przykład w założeniach dla misji Integral ESA wyznaczyła współczynniki bezpieczeństwa dlasprężyn od 1.2 do 2, dla elementów trących 3, dla ruchomychkabli 3. W misji Mars Express silniki użyte w spektrometrzefourierowskim miały współczynnik bezpieczeństwa około 8. Minimalna częstotliwość rezonansowa aparatury - 50 a 120 Hz. Tłumiki - należy zwrócić uwagę, aby poprzez zastosowanie tłumika nie pogorszyć charakterystyki przyrządu w zakresie niższych częstotliwości APARATURA KOSMICZNA, Piotr Orleański, CBK PAN, Wykład 3, strona 20 Złącza: •jednoznaczny opis, •utrudniona możliwość pomyłkowego włączenia innego kabla •łatwy dostęp do nich w czasie integracji satelity Wszystkie elementy używane tylko w czasie operacji na ziemi (uchwyty, pokrywki, zabezpieczenia...) powinny być jednoznacznie zidentyfikowane i dodatkowo oznaczone czerwonym kolorem. APARATURA KOSMICZNA, Piotr Orleański, CBK PAN, Wykład 3, strona 21 Interfejsy optyczne, założenia •Pole widzenia (blendy, przenikanie się pól widzenia), •Wymagania dotyczące precyzyjnego justowania przyrządów na pokładzie (crosses, reference cubes, reference mirrors), 30° S/C Secondary Structure Nadir S/C Upper Floor 280 from Optical Axis X “o” to S/C External Surface +Z +Z S/C Upper Floor 36 250 PFS “O” PFS “S” 350 PFS “S” Fxation Plane S/C Shear Wall S/C Secondary Structure S/C Shear Wall S/C Shear Wall PFS Radiator S/C Shear Wall Y “o” PFS “O” X “o” +X PFS Optical Beam PFS “O” PFS “S” Cold Space Z “o” PFS Thermal Connection PFS Radiator +Y PFS “S” 330 PFS Optical Beam Extreme Positions 90° PFS Connector Area 40 from PFS “O” Optical Entrance 145 Z “o” 190 00 PFS Optical Beam S/C Secondary Structures Y “o” 250 100 Nadir Cold Space S/C Secondary Structure 285 0 430 0 Interfejsy optyczne - przykład spektrometru fourierowskiego +X APARATURA KOSMICZNA, Piotr Orleański, CBK PAN, Wykład 3, strona 22 Bilans cieplny satelity i wynikające z niego warunki pracy aparatury. Pokrycia (coatings and finishes): •Materiały zgodne z normami ESA lub innych agencji kosmicznych, •„As a general rule, no surface treatment is necessary for stainless steel, beryllium, fibreglass or carbon fibre, except for needs of thermal control (if applied to external surfaces). Any other material shall be surface treated”. •Typowe wartości emisyjności różnych pokryć: •malowanie na czarno - 0.95, •bardzo dobra anodyzacja - 0.8, •chromianowanie (alodine) - 0.2 do 0.5 •złoto - 0.1 •MLI (Multi Layer Isolation) - 0.15 do 0.5 Kontakt cieplny pomiędzy przyrządem a satelitą: •pokrycie MLI razem z satelitą, •specjalne przewodniki ciepła „thermal pipes”, •punkty lub płaszczyzny mocowania: The HIFI warm electronic units will, on the spacecraft, be mounted on a panel consisting of an honeycomb covered with 300 micron aluminium facesheets. The boxes are mounted on oneside while the other side acts as a radiator. The heat generated in the boxes will be removed by conduction through the panel to the radiator side. The efficient removal of the heat requires full baseplate as the contact area. The spacecraft manufacturer will mount the boxes with a thermal filler. APARATURA KOSMICZNA, Piotr Orleański, CBK PAN, Wykład 3, strona 23 EADS Astrium; satelita Sentinel-2: kontrola temperatury APARATURA KOSMICZNA, Piotr Orleański, CBK PAN, Wykład 3, strona 24 APARATURA KOSMICZNA, Piotr Orleański, CBK PAN, Wykład 3, strona 25 Anteny pomiarowe, APARATURA KOSMICZNA, Piotr Orleański, CBK PAN, Wykład 3, strona 26 Satelita – podsystemy elektryczne: Sentinel1 APARATURA KOSMICZNA, Piotr Orleański, CBK PAN, Wykład 3, strona 27 Satelita – podsystemy elektryczne: Sentinel2 APARATURA KOSMICZNA, Piotr Orleański, CBK PAN, Wykład 3, strona 28 Satelita – zasilanie pokładowe: Sentinel2 APARATURA KOSMICZNA, Piotr Orleański, CBK PAN, Wykład 3, strona 29 Eclipse - problemy słonecznych z zasilaniem z baterii „Instrument units receive electrical power through the payload module (PLM) Power Distribution Unit (PDU). The instruments shall be designed to operate with nominal performance within the following steady state voltage limits: • Power Bus 26 V 28.5 V • In addition, all the users of these power lines shall safely survive any standing or fluctuating voltage in the full range 0 V to maximum voltages” • The PDU has two types of outlets:& Latching Current Limiters (LCL), and & Transistor Switches (TS) providing further fan-out of an LCL outlet. Four different LCL classes are available with Trip-Off Points of 1 A, 2 A, 4.5 A and 7 A. The maximum current through a Transistor Switch (TS) is 2 A. Groups of six Transistor Switches are preceded by an LCL with 4.5 A Trip-Off Point. APARATURA KOSMICZNA, Piotr Orleański, CBK PAN, Wykład 3, strona 30 ICU FCU +8V RTN4 • Analogue +18V VR CL RTN3 circuits A Grounded in FPU • -18V Converter 28V +15V Primary VRCL Section RTN1 Analogue -15V circuits +5V VRCL RTN2 Digital logic • • • B • VRCL ICU electronics Problemy wtórnej dystrybucji zasilania: wewnętrzne przetwornice w instrumentach, zabezpieczenia przed propagacją awarii w instrumencie na stronę pokładu synchronizacja przetwornic, filtry na liniach zasilania pierwotnego, separacja galvaniczna strony pierwotnej od wtórnej, „distributed single grounding point”. APARATURA KOSMICZNA, Piotr Orleański, CBK PAN, Wykład 3, strona 31 Integral Mission: the power allocation to each unit is to be specified in the EID B based on the following power definitions: Average Power Demand The average power is defined for an equipment as the maximum average power drawn from its dedicated power lines in the worst case voltage conditions. The maximum average is defined as the average during a period of 5 minutes shifted to any point in time. Long Peak Power Long peak power demand is defined for an experiment as the maximum peak drawn from its power lines, in the worst case voltage conditions. The maximum peak is defined as the integral mean during a period of 100 ms shifted to any point in time. To be defined as a long peak, the power demand shall last less than 5 minutes per orbit (cumulated duration of individual peaks if any and more than 100 ms. Short Peak Power Short peak power demand is defined for an experiment as the maximum peak drawn from its dedicated power lines, in the worst case voltage conditions. The maximum peak is defined as the integral mean during a period of 1 ms shifted to any point in time. To be defined as a short peak, the power demand shall last less than 100 ms. APARATURA KOSMICZNA, Piotr Orleański, CBK PAN, Wykład 3, strona 32 Oszczędzanie energii (w odniesieniu do przyrządu pomiarowego): •„Hibernation” prawie wszystkie podsystemy satelity wyłączone, działają tylko układy odliczające czas i pilnujące kolejnego „obudzenia”aparatury •„OFF Mode” satelita (service module) włączony, przyrządy wyłączone, ich temperatura utrzymywana w zakresie „non-operating” •„Stand-By Mode” aparatura częściowo włączona, czeka na komendy, działają interfejsy pokładowe (ewentualnie komputery) umożliwiające przyjęcie komend, część aparatury utrzymywana w nominalnej temperaturze pracy •„Diagnostic Mode” możliwa pełna komunikacja z aparaturą i częściowe (kolejne) włączenia bloków pomiarowych w celach diagnostycznych i kalibracyjnych •„Eclipse” baterie słoneczne w cieniu, konieczność oszczędzania energii, całe przyrządy lub ich fragmenty wyłączane •„Reduced Power Operational Mode” przyrządy włączone, wykonują funkcje pomiarowe, niemniej tylko niektóre (charakteryzujace się niskim poborem mocy) tryby pomiarowe mogą być uruchomione •„Nominal Operational Mode” normalny tryb pracy satelity, prawie wszystkie procedury pomiarowe mogą być uruchomione, większość (nawet wszystkie) przyrządy działają •„High Power Operational Mode” tryb pracy stosowany w wypadkach gdy moc szczytowa pobierana przez wybrane przyrządy jest bardzo dużą, aby uruchomić ten tryb należy wcześniej wyłączyć część przyrządów •„Radiation Belts” częściowe wyłączanie najczulszych fragmentów aparatury w związku z wejściem w obszar znacznie zwiększonego promieniowania APARATURA KOSMICZNA, Piotr Orleański, CBK PAN, Wykład 3, strona 33 Elementy piroteczniczne • Items which require pyrotechnic release shall incorporate Electro-Explosive Devices (EED's) as integral part of the item. • All EED's shall be initiated via the spacecraft dedicated pyrotechnic circuitry. • Only qualified initiators will be accepted for use, subject to Prime/ESA approval. • Only one firing command to a single filament will be provided at a time. • Redundancy shall be provided for each function by duplication up to at least the initiators. APARATURA KOSMICZNA, Piotr Orleański, CBK PAN, Wykład 3, strona 34 Elementy piroteczniczne - niektóre zastosowania w programie Ariane APARATURA KOSMICZNA, Piotr Orleański, CBK PAN, Wykład 3, strona 35 Komunikacja z aparaturą pomiarową: Komendy, Telemetria. ISOC - International Science Operational Centre ISDC - International Science Data Centre MOC - Mission Operational Centre, SVM - SerVice Modul, PLM - PayLoad Module, Payload - Instruments APARATURA KOSMICZNA, Piotr Orleański, CBK PAN, Wykład 3, strona 36 Sterowanie aparaturą pomiarową, komendy pokładowe, telemetria Pamięć pokładowa - w CDMU jest z reguły ograniczona do kilkuset MB. Jeśli zachodzi konieczność gromadzenia większej ilości danych to pamięć jest dołączana do magistrali OBDH jako dodatkowe urządzenie. APARATURA KOSMICZNA, Piotr Orleański, CBK PAN, Wykład 3, strona 37 On Board Data Handling System. The OBDH interfaces with the telecommunications system through the Control and Data Management Unit (CDMU) which represents the core of the OBDH. The interface with other S/C subsystems and the payload is via the OBDH bus and through the interfacing Remote Terminal Unit (RTU) and Data Processing Electronics (DPE). The CDMU receives and processes telecommand (TC) packets for further onboard dissemination, including the instruments. The CDMU also interrogates the DPE’s for TM packets, formats packets for housekeeping parameters from the RTU’s and assembles the telemetry (TM) packets into transfer frames for downlink transmission. For this purpose, the data acquisition scheme is controlled by the 'Polling Sequence Table' of the CDMU. The DPE units are microprocessor based terminals which provide data processing capability and interface the instruments with the OBDH bus. The instrument DPE’s shall assemble science data and instrument housekeeping in source packets to be presented in packet buffers. The PLM RTU acquires critical instrument housekeeping parameters which have to be monitored also when the DPE’s are switched off. The RTU supports the following hardware interfaces with instrument units: - Bi-Level Digital Telemetries, - Relay Status Telemetries, - Analogue Telemetries, - Thermistor Telemetries, - PT-500 Resistance Thermometer Telemetry, and - On/Off Commands. APARATURA KOSMICZNA, Piotr Orleański, CBK PAN, Wykład 3, strona 38 Remote Terminal Unit (Integral): od przyrządu do RTU od RTU do przyrządu APARATURA KOSMICZNA, Piotr Orleański, CBK PAN, Wykład 3, strona 39 DPE - komendy i telemetria używana do celów naukowych Głównie interfejsy szeregowe o różnej szybkości transmisji i różnej długości słowa. Transmisja synchroniczna lub asynchroniczna w zależności od projektu. Szybkości przesyłu komend lub danych od kilku kb/sek do dziesiątków Mb/sek. Transmisja blokowa z nagłówkami, zawsze uzupełniana o typ bloku, jego długość, adres abonenta, bity kontrolne, często w odpowiedzi powtarza się część nagłówka. Pojedyncze słowa przesyłane z kontrolą (np. parzystości). Przy bardzo szybkich transmisjach protokół i wymiana dodatkowych informacji bywa maksymalnie ograniczana. Po zapytaniu o dane przyrządy mają swój czas odpowiedzi, potem automatycznie adresowany jest następny instrument. IEE 1355 Std., MIL-Bus 1553, LAN, CAN, Space Wire APARATURA KOSMICZNA, Piotr Orleański, CBK PAN, Wykład 3, strona 40 Prawy rysunek pokazuje typowe rozwiązanie stosowane przy wolnej komunikacji z instrumentami (Low Speed Link). Interfejs zawiera linię komend, zegar i zapytanie o gotowość (RTS) pochodzące od DPE oraz linię danych pochodzącą od instrumentu. Lewy rysunek pokazuje rozwiązanie szybkiego interfejsu przesyłania danych od instrumentu - po wysłaniu zapytania instrument synchronicznie z zegarem (około 10MHz) odpowiada wysyłając dane na linię DTH. W obu przypadkach generalnie stosowane są układy scalone firmy Harris typu 26C31 i 26C32 (zrównoważone nadajniki i odbiorniki). Transmisja odbywa się praktycznie bez udziału linii masy. APARATURA KOSMICZNA, Piotr Orleański, CBK PAN, Wykład 3, strona 41 T Start D25 CHKCMD SSA3 D0 Start Mode SSA0 CHKCLK 1T min Komendy i dane w misji Herschel: T Komendy od ICU, zegar 312.5kHz, słowo 16 bitowe, SCICLK Dane naukowe ze spektrometrów, zegar 2.5MHz, słowo 24 bitowe, Start 1T min D0 SCIDAT Dane serwisowe, zegar 312.5kHz, zapytanie 16 bitów, odpowiedź 32 bity, w tym pierwsze 16 bitów jest powtórzeniem zapytania. D23 SCIGAT note: D0 = msb D23 = lsb T Start A9 SSA3 A0 CHKCMD Start Mode SSA0 CHKCLK 625T max D15 A9 D0 SSA3 A0 CHKDAT Start Mode SSA0 1T min 4T max APARATURA KOSMICZNA, Piotr Orleański, CBK PAN, Wykład 3, strona 42 MIL-Bus 1553 In 1968 the Society of Automotive Engineers SAE), a technical body of military and industrial members, established a subcommittee to define a serial data bus to meet the needs of the military avionics community. The first draft of the document in was developed in 1970. Three years of military and government reviews and changes led to the release of MIL-STD-1553 (USAF) in August of 1973. The primary user of the initial standard was the F-16. APARATURA KOSMICZNA, Piotr Orleański, CBK PAN, Wykład 3, strona 43 Sterowanie aparaturą pomiarową, komendy pokładowe, telemetria Nowe rozwiązania komputerów pokładowych – LEON3-FT-RTAX firmy Gaisler Research - zrealizowana w technologii FPGA, prawie kompletna (brak pamięci programu i pamięci danych) jednostka przeznaczona dla małych satelitów. Opracowanie opiera się na technologii „Anti-Fuse” firmy Actel oraz na architekturze „Fault Tolerant” (potrójnej redundancji) zapewniających razem najwyższą w chwili obecnej odporność na promieniowanie kosmiczne. Dla zapewnienia podobnej odporności radiacyjnej zewnętrznych pamięci przewidziano, wbudowane w pokazaną strukturę, mechanizmy sterujące oparte o technologię EDAC (Error Detection and Correction). Realizacja wykorzystuje pojedynczą strukturę RTAX2000 firmy Actel w obudowie CQ352, ma moc obliczeniową 25MIPS i 5MFLOPS, pobiera 500mW i jest zasilana z 1.5 i 3.3V. Jeden układ FPGA kosztuje około 17kEUR. APARATURA KOSMICZNA, Piotr Orleański, CBK PAN, Wykład 3, strona 44 SPACE WIRE – nowy standard ESA szeroko obecnie wprowadzany na pokład satelitów, realizowany poprzez wyspecjalizowane układy lub jako kod (np. VHDL) implementowany do FPGA APARATURA KOSMICZNA, Piotr Orleański, CBK PAN, Wykład 3, strona 45 SPACE WIRE – nowy standard ESA http://www.ecss.nl/ APARATURA KOSMICZNA, Piotr Orleański, CBK PAN, Wykład 3, strona 46 SPACE WIRE – nowy standard ESA APARATURA KOSMICZNA, Piotr Orleański, CBK PAN, Wykład 3, strona 47 SPACE WIRE – nowy standard ESA APARATURA KOSMICZNA, Piotr Orleański, CBK PAN, Wykład 3, strona 48 SPACE WIRE – nowy standard ESA APARATURA KOSMICZNA, Piotr Orleański, CBK PAN, Wykład 3, strona 49 SPACE WIRE – nowy standard ESA APARATURA KOSMICZNA, Piotr Orleański, CBK PAN, Wykład 3, strona 50 SPACE WIRE – nowy standard ESA APARATURA KOSMICZNA, Piotr Orleański, CBK PAN, Wykład 3, strona 51 SPACE WIRE – nowy standard ESA APARATURA KOSMICZNA, Piotr Orleański, CBK PAN, Wykład 3, strona 52 SPACE WIRE – nowy standard ESA APARATURA KOSMICZNA, Piotr Orleański, CBK PAN, Wykład 3, strona 53 SPACE WIRE – nowy standard ESA APARATURA KOSMICZNA, Piotr Orleański, CBK PAN, Wykład 3, strona 54 SPACE WIRE – nowy standard ESA APARATURA KOSMICZNA, Piotr Orleański, CBK PAN, Wykład 3, strona 55 Zagadnienia EMC (Electromagnetic Compatibility) Zespół wymagań związanych z odpornością instrumentu na zakłócenia elektromagnetyczne produkowane przez satelitę lub inne instrumenty (w polu dookoła instrumentu, w jego kablach i na jego obudowie), jak również przez zjawiska fizyczne wokół satelity. Zespół wymagań dotyczących instrumentu określający poziom zakłóceń elektromagnetycznych produkowanych przez instrument. Określa się przede wszystkim poziom zakłóceń prądowych generowanych przez instrument w jego kablach (conducted emmision) oraz w polu dookoła instrumentu (radiated emmision). Definiuje się poziom zakłóceń generowanych przez otoczenie, przy jakim przyrząd powinien pracować lub (jako minimum) nie ulec zniszczeniu. Zakłócenia definiowane są jako wartości przepięć i zaników napięcia zasilania, wartości prądów i napięć indukowanych w liniach sygnałowych (conducted susceptibility) , parametrów pola elektromagnetycznego wokół instrumentu (radiated susceptibility) oraz odporności instrumentu na wyładowania elektrostatyczne (radiated discharges). Definiuje się system połączeń wewnętrznych pomiędzy blokami przyrządu i pomiędzy przyrządami oraz satelitą, sposoby ekranowania kabli i instrumentów, sposoby prowadzenia linii mas. APARATURA KOSMICZNA, Piotr Orleański, CBK PAN, Wykład 3, strona 56 Power lines (conducted emmision) Differential Narrow Band emissions, 30 Hz ... 50 MHz: see figure Common mode emissions, 30 Hz ... 50 MHz: 100 µA (rms) Signal lines (conducted emmision) Differential Narrow Band emissions, 30 Hz ... 50 MHz: 20 mVpp Power lines (conducted susceptibility) Differential sinusoidal signal, 30 Hz ... 50 MHz: 1 Vrms The unit shall not exhibit any failures, malfunctions or unintended responses when transient voltages with the following characteristics are superimposed on the primary power bus inputs: 1. transient voltage ±28 Vp 2. duration 10 microsec 3. repetition frequency 1 Hz - 10 Hz 4. rise time 1 microsec The injection shall be parallel between positive and negative lines, injecting both positive and negative going pulses (one at a time). Signal lines (conducted susceptibility) Differential sinusoidal signal, 30 Hz ... 50 MHz: 40 mVpp E-field (radiated susceptibility) Unit shall operate with nominal performance when exposed to an electric field of: 4 V/m rms in the frequency range from 14 KHz - 1 GHz 20 V/m rms from 1 to 20 GHz. The sweep shall be less than one octave per minute and the signal shall be amplitude modulated to 30% by a 1 KHz squarewave. H-field (radiated susceptibility) Sinusoidal magnetic field, 30 Hz ... 50 KHz: 130 dBpT (r.m.s) Static magnetic field: 160 dBpT Each instrument unit shall operate with nominal performance under Electrostatic Discharges (ESD) with the following characteristics: Current injected in the structure of the equipment): Imax 25A, Rise time < 5ns (10-90%), Duration 30nsec. (at half amplitude), Repetition rate 10Hz Radiated ESD: Spark gap discharge at 30cm of the unit and harness, Energy 15mJoules, Voltage 10kV, Repetition rate 10Hz
Podobne dokumenty
Radiacja i jej wpływ na elementy elektroniczne
• problemy związane z odkształcaniem się konstrukcji mechanicznych (co może prowadzić do rozjustowania elementów optycznych, • problemy związane z trudnością symulacji stanu nieważkości na Ziemi (n...
Bardziej szczegółowo