A TMO C UBE

1. ATMOCUBE OPPORTUNITA’ DI PROGRAMMI NANO-SAT • Università di Trieste • Dipartimento di Fisica e Astronomia • Dipartimento di Ingegneria – DEEI • Istituto Nazionale di AstroFisica - INAF • Osservatorio Astronomico di Trieste • Università di Bologna • Dipartimento di Scienze Radiologiche • CNR Bologna • Istituto di Scienze Atmosferiche e Clima • Solar-Terr. Influences Laboratory-BAS, Sofia Bulgaria AtmoCube

2. INDICE • Introduzione • Requisiti AtmoCube • Analisi del Sistema • Stato dell’Arte • Conclusioni & Futuro AtmoCube

3. ATMOCUBE/CUBESAT SPACEWEATHER: Costruire una MAPPA di Campo Magnetico Terrestre Flusso di Radiazione che incide su AtmoCube e ... COINVOLGERE STUDENTI ! AtmoCube

4. SPACE WEATHER “Space Weather: condizioni sul Sole e sul vento solare, sulla magnetosfera, ionosfera, termosfera, che possono influenzare le prestazioni e l’affidabilità dei sistemi tecnologici nello spazio e a terra e possono mettere in pericolo la vita e la salute umana.” ESA website:www.esa.int AtmoCube

5. REQUISITI 1/2 • Misura scientifica: Studio dell’Atmosfera Terrestre “SPACE-WEATHER” • Misura del Flusso di Radiazione sul satellite • Dosimetro • Misura del Campo Magnetico in cui è immerso il satellite • Magnetometro • Problematiche: • Costi limitati: sistema molto semplice, molto piccolo e molto leggero • Struttura quasi-standard CubeSat-like • Struttura flessibile con strumentazione intercambiabile • Cubo di lato 13 cm, peso 1.5 kg, potenza 23 W • Evitare parti mobili se possibile • Utilizzo lanciatore disponibile: orbita non ottimizzata AtmoCube

6. REQUISITI 2/2 • Problematiche (cont.): • Strumentazione non dedicata: commerciale • Precisione delle misure limitata • Quantità di dati trasferibili limitata (banda radio-amatori) • Evitare interferenze con le misure (campo magnetico) • Uso limitato di sistemi elettromagnetici (bobine) • Separazione della strumentazione scientifica dall’elettronica: modulazione del satellite • Determinazione e controllo dell’assetto del satellite • Gravity Gradient Boom + accessori (GPS, fotodiodi, celle solari...) AtmoCube

7. ORBITA Studiate varie condizioni: h = 400 km 500 km 650 km i  98.2° DNEPR ISCK: 5 dicembre 2005 AtmoCube

8. SPETTRO-DOSIMETRO AtmoCube

9. CAMPO MAGNETICO Honeywell HMC 2003: • dimensioni 25.419.1mm • massa 4 g • alimentazione 120300 mW • range 40 mG  2 G AtmoCube

10. GPS Trimble M-Loc MPM Module • dimensioni 25.4  25.4  6.9 mm • dimensioni 20.1  20.0  8.0 mm (antenna) • massa 5.7 g • alimentazione 6886 mW (antenna inclusa) • precisione  7 m orizzontale  10 m verticale 0.1 m/s velocità • rate 1 Hz AtmoCube

11. DETERMINAZIONE ASSETTO sole sat SENSORI GPS CELLE SOLARI FOTODIODI MAGNETOMETRO terra AtmoCube

12. CONTROLLO ASSETTO 1/2 BOBINA Compromesso tra massa minima e momento magnetico massimo Numero di spire: 300 Diametro filo: 0.2 mm Lato spira: 11 cm Massa: 37 g BOOM Compromesso tramassimo gradiente di gravità e minimo spostamento centro di massa Dimensioni cilindretto: 18  18  18 mm Massa cilindro: 40 g Dimensioni fettuccia: 2.5 m  18 mm  0.3 mm Massa fettuccia: 124 g AtmoCube

13. CONTROLLO ASSETTO 2/2 Al di sotto dei 400 km, in condizioni di massima (o media) attività solare, il gradiente di gravità NON riesce a contrastare le torsioni aerodinamiche e bisogna utilizzare la bobina AtmoCube

14. SIMULAZIONI STRUTTURA Alluminio 6061 LANCIATORE: Carichi statici e pressione Carichi dovuti agli urti T = 2.372 109 N/m2 T = 2.151 107 N/m2 AtmoCube

15. TEMPERATURA radiazione emessa Satellite Sole flusso solare diretto Gs calore interno flusso solare indiretto a 34% radiazione IR Terra qi 237 W/m2 Terra QASSORBITO - QCELLE + QGENERATO = QIRRADIATO AtmoCube

16. ALIMENTAZIONE CELLE SOLARI BATTERIA AtmoCube

17. POTENZA condizione peggiore: TSUN = 3549 s TECL = 2135 s PMIN = 2 W OK ! AtmoCube

18. STAZIONE A TERRA Banda Radio-amatori Uplink: 145.835 MHz, FSK Downlink: 437.490 MHz, FSK AtmoCube

19. STATODELL’ARTE Mission Mission Analysis Analysis magnetic field t t racking racking , , geometry geometry , , radiation radiation dose dose, Structure Structure m m echanical echanical design, design, structure structure Payload Payload P/L P/L choice choice , , b b udget udget s s Thermal Thermal /Power /Power s s olar olar panel panel s s , , batteries batteries , , temperatures temperatures Attitude Attitude Control Control c c hoice hoice , , analysis analysis TeleCom TeleCom budget budget , , transmitter trasmitter - receiver - receiver , ground , ground station station OBDH OBDH d d ata ata processing processing kick-off structure delivery ground tests contract launch AtmoCube

20. CONCLUSIONI & FUTURO • Misure • Determinazione e Controllo Assetto • Struttura • Analisi Termica • Sistema di Alimentazione • Sistema di Comunicazione PRESENTE: • Computer di bordo (hardware e software) • Test sistema di alimentazione completo • Test struttura in camera climatica • Test dinamici sulla struttura • Calibrazione e test rivelatori FUTURO: AtmoCube può essere considerato come il primo di una serie di nano-satelliti per semplici misure scientifiche che potrebbe essere utilizzato come banco di test per tecnologia di tipo commerciale da utilizzare poi a bordo di missioni spaziali scientifiche AtmoCube