Annons

Så konstruerade vi Ungerns första mikrosatellit

I februari sköts Ungerns första mikrosatellit upp i omloppsbana. Gabor Marosy, doktorand hos Budapest University of Technology and Economics, berättar här om utvecklingsarbetet och vilka verktyg som användes.

 

Budapest University of Technology and Economics (BME – Budapests tekniska och ekonomiska universitet) sköt den 13 februari 2012 upp den första ungerska satelliten, Masat-1, ombord på Europeiska rymdorganisationens (ESA) bärraket Vega.


Fig 1. När schemat var färdigt gick PCB-designen snabbt och kretskorten klarade vibrations- och termiska vakuumtester utan problem.

Det långsiktiga målet är att Masat-1 som den första minsta satelliten, i en rad av satelliter, i liten skala ska utprova alla delsystem ombord som behövs för att större satelliter ska kunna utföra vetenskapliga eller tekniska uppdrag. Altium Designers programvara för elektronikutveckling har bidragit till det framgångsrika slutförandet av detta samarbetsprojekt.

Gammal högskola
Traditionen med ingenjörsutbildning i Ungern går tillbaka till 1700-talet, vilket gör Budapest University of Technology and Economics (BME) till en av världens äldsta tekniska institutioner. BME:s institution för elektronenheter vid fakulteten för elektroteknik och informatik är en stor bidragande orsak till universitetets framgångar – ett universitet som har gett världen ett flertal Nobelpristagare och uppfinningar. Den expertis inom halvledarteknik avsedd för extrema miljöer samt den kunskap kring programvarudesign och utveckling som finns på institutionen för elektronenheter gör att institutionen deltar i byggandet av Ungerns första mikrosatellit, MASAT-1. Satelliten är byggd i samarbete med IKT-avdelningen för bredband och elektromagnetisk teori inom samma fakultet.

Projektutmaningar
Varje system består av sub-moduler och sub-enheter. Detta gäller såväl för rymdapplikationerna som de markbundna lösningarna. I exemplet med Masat-1 skulle man implementera en strömförsörjningsenhet, ett delsystem för kommunikation, ombord-dator samt ett positionsbestämnings- och styrsystem. Då det var ett mycket komplext projekt krävdes även ett nära samarbete med mekanikingenjörerna som använde CATIA som utvecklingsverktyg. Dessutom var hanteringen av stycklistor (BOM) tvungen att hållas enkel. Enhetlig och snabb generering av dokumentation var nödvändig, tillsammans med enkel kataloghantering för både SMD- och TH-komponenter.

Stor som ett mjölkpaket
Tänk dig en enhet som är mindre och lättare än ett mjölkpaket, som drivs med solenergi och förbrukar mindre ström än en mobiltelefon. Den kan skicka meddelanden även från den extrema miljön i yttre rymden samtidigt som den färdas snabbare än en kula. Detta är en bra beskrivning på den första ungerska satelliten.


Fig 2. BME:s profil omfattar en hög nivå av teoretisk forsknings- och utbildningsverksamhet, design, produktion och testning av halvledarkomponenter, mikro- och nanoteknologiska system, VLSI-lösningar, halvledarsensorer, energiskördande enheter, mikroelektromekaniska system och systems-on-a-chip(SoC).

Masat-1 (namnet kommer från orden "magyar", vilket betyder ungersk, och "satellit") är en liten så kallad pikosatellit, en 10x10x10 centimeters kub som får väga högst ett kilo. Att bygga satelliten är ett pilotprojekt som huvudsakligen är till för utbildningsändamål. Det är också ett tekniskt experiment, vars resultat i hög grad kommer att bidra till utvecklingen av en mer sofistikerad satellit i framtiden. När omloppsbanan väl har nåtts börjar den sända sina insamlade mätdata ner till markstationerna.


Fig 3. Trots ett stort utbud av funktioner är Altiums användargränssnitt intuitivt och enkelt att använda.

Trots liten storlek och massa krävs en omsorgsfull konstruktion av de komplicerade enheterna ombord. Design och utveckling av mekanik och delsystem som måste klara påfrestningarna vid uppskjutningar och i yttre rymden medför liknande problem som med större satelliter. Masat-1:s vetenskapliga mål testar ett semiaktivt magnetiskt stabiliseringssystem och mäter miljöparametrar, som temperatur och accelerationsvektorer.

Många funktioner
Altium Designer är ett av de designsystem som klarar de krav som beskrivs ovan. Först och främst stöder verktyget versionskontroll, vilket är av avgörande betydelse för program- och hårdvaruutveckling. Det klarar även export till PDF- och XLS-format. Dessa funktioner är nödvändiga för en god hantering av utvecklingsprojekt. Då tredimensionell grafik vinner alltmer mark blir 3D-modellering ett standardförfarande. Användargränssnittet är också intuitivt och lätt att använda. Det är enkelt att göra ändringar och projektets schema- och PCB-bibliotek hanteras konsekvent och enhetligt.
I vårt fall, dvs under utvecklingen av Masat-1, möjliggjorde de flexibla funktionerna i programmet ett smidigt arbetsflöde med mekanikingenjörerna, vilket väsentligt bidrog till vårt mål att uppnå kostnadsbesparingar. Gerberfiler kan genereras med bara några klick, vilket ytterligare underlättade det dagliga arbetet. När schemat fullbordats kunde PCB-designen snabbt genomföras. Kretskorten som producerades klarade både vibrations- och termiska vakuumtester.


Fig 4. Den första ungerska mikrosatelliten är mindre än ett mjölkpaket och väger inte mer än ett kilo.

Altium uppskattades inte bara av studenterna, utan även av de professorer som hjälpte dem. Som ett resultat av detta har det därför integrerats i arbetet under en termin i utbildningen. Återkopplingen från eleverna som utför sina laborationsprojekt med denna programvara är mycket positiv. Detta visar att nybörjare lätt kan lära sig hur programmet fungerar, samtidigt som avancerade användare fullt ut kan utnyttja Altiums alla kraftfulla funktioner. Dessutom är 3D-grafiken fenomenal!
Gabor Marosy, doktorand
Budapest University of Technology and Economics
Institutionen för elektronenheter

Comments are closed.