Sistemi spaziali di Osservazione della Terra Tecnologie, Sensori, Piattaforme

1. Sistemi spaziali di Osservazione della Terra Tecnologie, Sensori, Piattaforme Venezia, 15 Gennaio 2010

2. Segmento Spaziale Giovanni Sylos Labini

3. Argomenti • Componenti di un Sistema Spaziale • Il Segmento Spaziale • La piattaforma • Il Payload • Il Segmento Terreno • Il Formato dei Dati Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

4. Segmento spaziale • Come è fatto un Satellite • Sensori • Orbite Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

5. Componenti di un Satellite BUS (PIATTAFORMA) PAYLOAD Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

6. BUS (Piattaforma) Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

7. Le Funzioni del BUS Il BUS rende disponibili al sattellite tutte le funzioni di mantenimento (House Keeping): • TT&C : Telecomunicazione, Tracking e Control • AOCS: Attitude overall Control System (Controllo di Assetto) • Power: Potenza elettrica • Propulsione • OBDH: On Board Data Handling Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

8. TT&C Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

9. Funzioni del TT&C • Gestione del Segnale • Rilevazione e Ricezione dei Comandi • Modulazione e Trasmissione della Telemetria • Ranging (Cioè misura della posizione del Satellite • Gestione dei Sottosistemi Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

10. Ranging • Il Segnale dalla stazione di terra (Uplink) viene ritrasmesso verso la stazione di Terra (downlink) • Il Tempo di propagazione consente di calcolare la distanza • Gli angoli di Puntamento dell’antenna Azimuth ed Elevazione Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

11. TT&C Gestione dei Sottosistemi • Riceve comandi dal Command Data & Handling Subsystem • Trasmette dati di Housekeeping al CD&H • Gestisce il Puntamento • Esegue le sequenze di missione • In caso di perdita di assetto autonomamente entra in modo safe (omni) • E’ in grado di implementare sequenze automatiche in caso di malfunzionamenti Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

12. AOCS – Attitude Overall Control System Questo sistema consente di gestire il puntamento del satellite e di stabilizzarlo lungo la sua Orbita: • E’ quindi sia critico per la vita del satellite • Che per le capacità di utilizzo dei sensori di bordo Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

13. Alcuni metodi di controllo di Assetto Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

14. Impianto di Potenza elettrica (EPS) Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

15. Range Applicativo di Sorgenti Differenti Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

16. SORGENTI • Pannelli Fotovoltaici • Celle a combustibile • Reattori Nucleari Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

17. Celle a Combustibile • Output voltage per cell 0.8 V • Consumano Idrogeno e Ossigeno, producono acqua (1L/Kwh) • Alta potenza specifica (275 W/kg) • Le celle dello Shuttle producono 16 kW peak • Il processo è reversibile quindi sono un utile sistema di accumulo Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

18. Reattori Nucleari RTG Radioisotope ThermoelectricGenerators • Usati in alcune missioni interplanetearie • Il decadimento naturale della fonte radioattiva genera calore • Il Gradiente termico su una giunzion p-n genera corrente • Genera alte temperature: • Lead telluride (300 – 500 deg C, • silicon germanium >600 deg C • E quindi la temperatura in eccesso deve essere smaltita dal satellite Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

19. Celle Fotovoltaiche • Sono sorgenti provate e affidabili • Hanno una elevata potenza specifica e un basso costo unitario • Le alte temperature riducono l’efficienza • Le radiazioni riducono performance e vita media • In gran parte delle orbite bisogna introdurre sistemi di accumulo per gestire le eclissi Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

20. On Board Data Handling Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

21. Computer di Bordo : OBDH I Principali Stati di un Sistema Spaziale Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

22. Non è possibile testare tutti gli stati anche di sw elementare Quindi nei sistemi spaziali tutto e basato sulle prove, sulle ridondanze, e sulle capacità di autotest del sistema OBDH cont. Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

23. L’Ambiente Spaziale Tutt’altro che vuoto….

24. Orbite Orbita Polare Quota 700-1000 Km Orbita Geostazionaria 3600 Km Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

25. Lo Spazio è tutt’altro che vuoto Un Sistema Spaziale deve confrontarsi con situazioni termiche estreme Effetti di attrito sono sensibili anche a distanze > di 1000 Km Lo Spazio extratmosferico Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

26. Degassamento nel vuoto Atmospheric drag Reazioni Chimiche Carica elettrica dovuta al plasma Danneggiamento da particelle ad alta energia Eventi Singoli nei circuiti elettrici Impatti ad alta volecità Lo Spazio extratmosferico Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

27. Il Payload Classificazione dei Sensori

28. Sensori attivi e passivi. • Sensori Attivi: Generano la radiazione consentendo una illuminazione controllata dell’area di interesse • Sensori Passivi: Utilizzano la Radiazione solare Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

29. Sensori Attivi • Ottici • Pro :Estrema precisione, immediatezza della misura, sensibilità alle cartteristiche chimiche del bersaglio • Contro :Vita breve delle sorgenti, Assorbimento Atmosferico, presenza di parti meccaniche Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

30. Sensori Attivi (cont.) • Microonde (Radar) • Pro:Tecnologia matura, Risoluzione controllabile, Assenza di parti in movimento, elevata trasparenza del mezzo di propagazione in tutte le condizioni • Contro:Geometria Complessa, Difficile Elaborazione del Dato, elevato peso e dimensione del sensore Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

31. Sensori Passivi • Ottici • Sono i sensori per Telerilevamento meglio conosciuti e di uso operativo adottati dalle missioni: • LANDSAT, SPOT, IRS, METEOSAT, J-ERS • Dipendono in modo drammatico dalle condizioni atmosferiche e, nel visibile dalla illuminazione solare Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

32. Sensori Passivi • LO SCANNER MULTISPETTRALE(MSS) DELLA SERIE LANDSAT Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

33. Sensori Passivi (cont) • Microonde • Sono essenzialmente Radiometri, di risoluzione limitata e comunque da utilizzare congiuntamente a strumenti ottici o a microonde attive. • In genere offrono poche informazioni sulla geometria del bersaglio Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

34. Segmento Terreno • Elementi del Segmento Terreno • Tecniche di Acquisizione e Distribuzione dei Dati • Formattazione e Media Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

35. Elementi del segmento terreno Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

36. Acquisizione e Distribuzione dei Dati Valore Aggiunto Stazione di terra Utenti finali Distributore dei Dati Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

37. BSQ Band Sequential BIL Band Interleaved BIP Band Inteleaved by Pixel Principali Formati Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

38. BSQ HEADER LINE 1 BAND 1 LINE 2 BAND 1 LINE n BAND 1 LINE 1 BAND 2 Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

39. BIL HEADER LINE 1 BAND 1 LINE 1 BAND 2 LINE 1 BAND n LINE 2 BAND 1 LINE 2 BAND 2 LINE M BAND N Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali

40. Interleaved By Pixel HEADER BAND N PIX1 BAND N PIX1 BAND 3 PIX 1 BAND 3 PIX 1 BAND 2 PIX1 BAND 2 PIX1 BAND 1 PIX 1 BAND 1 PIX N Lezioni di Telerilevamento- Giovanni Sylos Labini – Lezione 3 – I Sistemi Spaziali