ulusal havacılık ve uzay konferansı

UHUK-2014-000
V. ULUSAL HAVACILIK VE UZAY KONFERANSI
8-10 Eylül 2014, Erciyes Üniversitesi, Kayseri
QB50 PROJESİ KAPSAMINDA BEEAGLESAT KÜP UYDUSUNUN GELİŞTİRİLMESİ
A.Rüstem ASLAN *, Ertan ÜMİT † ,
Murat ŞİMŞEK‡, M.Şevket ULUDAĞ §,
M.Deniz AKSULU**, Ahmet SOFYALI1 ††
İTÜ, İstanbul
M.Erdem BAŞ***, İ. Eray AKYOL†††
Ertek Uzay Sis. Ltd., İstanbul
Murat SÜER‡‡
Gumush Uzay Ltd., İstanbul
Emrah KALEMCİ ‡‡‡
Sabancı Üniv., İstanbul
Mustafa İLARSLAN §§
Hava Harp Okulu, İstanbul
ÖZET
BeEagleSat uydusu sanayi kuruluşları ve üniversitelerin işbirliğinde, Avrupa Birliği QB50 projesi
kapsamında geliştirilmekte olan iki birimlik bir küp uydudur. Uydunun amacı alçak yörüngede atmosferik
ölçümler yapılması, yapılan ölçümlerin dünya çapındaki yer istasyonları tarafından toplanması ve
geliştirilen sistemlere uzay tarihçesi kazandırılmasıdır.
GİRİŞ
European Framework 7 (FP7) kapsamında oluşturulan QB50 projesinde İstanbul teknik
Üniversitesi ve Hava Harp Akademisi tarafından geliştirilen BeEagleSat küp uydusu yer alacaktır.
QB50 projesi yaklaşık olarak 50 küp uydunun birlikte alçak yörüngeye (340 ila 400 km arası)
gönderilerek, eşzamanlı atmosferik ölçümler yapılmasını amaçlamaktadır. 40 tanesi 2 birimlik (2U
- 10x10x20cm ve 2kg ) ve 10 tanesi 3 birimlik (3U - 10x10x30cm ve3kg) olmak üzere üzerlerinde
bilimsel faydalı yük taşıyan küp uydular olacaklardır. Sabancı Üniversitesi ve İstanbul Teknik
Üniversitesi tarafından geliştirilen ek bilimsel faydalı yük de projede yer almaktadır.
BeEagleSat uydusunda belirli alt sistemler, ülkede uydu projeleri ve alt sistemleri üzerine yetkinlik
ve tecrübe kazanılması amacıyla yurt içinde geliştirilecektir. Uydudaki diğer alt sistemler de hazır
alınarak tüm sisteme entegre edilecektir.
*
†
Prof. Dr. Alim Rüstem Aslan, Uzay Müh. Böl., E-posta: [email protected]
Araştırma görevlisi M. Ertan Ümit, Uzay Müh. Böl., E-posta: [email protected]
Müh. Dr. Murat Şimşek, E-posta: [email protected]
§
M. Şevket Uludağ, Uçak Müh. Böl., E-posta: [email protected]
**
M. Deniz Aksulu, E-posta:[email protected]
††
Araştırma görevlisi Ahmet Sofyalı, E-posta: sofyaiı@itu.edu.tr
‡‡
M. Erdem Baş, E-posta: [email protected]
§§
İ. Eray Akyol, E-posta: [email protected]
***
Murat Süer, E-posta: [email protected]
†††
Doç. Dr. Emrah Kalemci, E-posta: [email protected]
‡‡‡
Hv. Müh. Alb. Mustafa İlarslan, E-posta: @kurum.com.tr
‡
ASLAN, ÜMİT, ŞİMŞEK, ULUDAĞ, AKSULU, SOFYALI, BAŞ, AKYOL, SÜER, KALEMCİ, İLARSLAN
UHUK-2012-000
Uydunun temel olarak iki görevi bulunmaktadır. Bunlardan ilki QB50 projesi kapsamında verilen
bilimsel faydalı yük olan Multi Needle Langmuir Probe (MNLP) alt sistemi kullanılarak veri
toplaması ve toplanan verilerin yer istasyonuna iletilmesidir. MNLP alt sisteminin amacı alçak
yörüngeden başlayarak, azalan irtifalar boyunca atmosferik ölçümlerin yapılmasıdır. İkincil görev
ise Sabancı Üniversite ve İstanbul teknik Üniversitesi’nin birlikte geliştirmekte olduğu X-ışını
algılayıcı alt sistemidir. X-ışını alt sisteminin amacı, X-ışını dalga boyunda ışık yayan gök
cisimlerinin incelenmesi ve bu tarz sistemlere uzay tecrübesinin kazandırılmasıdır.
Şekil 1: Uydunun Genel Şeması
UYDUNUN ALT SİSTEMLERİ
Uydu temel olarak haberleşme sistemi, uçuş bilgisayarı sistemi, elektrik güç sistemi, yönelim
belirleme-kontrol sistemi ve iki adet faydalı yük olmak üzere 6 adet alt sistemden oluşturmaktadır.
Haberleşme birimi, uçuş bilgisayarı ve x ışını algılayıcısı yerli olarak geliştirilmekte ve
üretilmektedir. Diğer sistemler hazır olarak alınacaktır.
Haberleşme Sistemi
Haberleşme sistemi genel olarak üç alt sistemden oluşmaktadır. Bunlar; modem, beacon modem,
antenler ve açılma sistemidir. Haberleşme Sisteminin görevi yer istasyonuna veri yollamak ve yer
istasyonundan gelen komutları uçuş bilgisayarına iletmektir.
Modem: BeEaglesat uydusunun haberleşme sisteminin modem birimi Ertek Uzay Sistemleri Ltd.
tarafından geliştirilmektedir. Güç, yer ve kütle tasarrufu sağlayabilmek amacıyla modem ve uçuş
bilgisayarı aynı devre kartında yer almaktadır. Modem alıcı ve verici olarak iki bölümden
oluşmaktadır. Veri alışverişi RF çiplerle sağlanmaktadır. Alıcı VHF bandında, verici UHF bandında
çalışmaktadır. Amatör radyocular tarafından sıklıkla kullanılan AX.25 protokolü hem veri almak
hem de veri yollamak için kullanılmaktadır.
Beacon Modem: Beacon modemin amacı uydunun adı, uydunun seri numarası, faydalı yük bilgisi
gibi uydu hakkında temel bilgilerin yer istasyonuna iletilmesidir. Beacon modem mors kodu ile veri
yollayarak uydunun takibini kolaylaştırmaktadır.
2
Ulusal Havacılık ve Uzay Konferansı
ASLAN, ÜMİT, ŞİMŞEK, ULUDAĞ, AKSULU, SOFYALI, BAŞ, AKYOL, SÜER, KALEMCİ, İLARSLAN
UHUK-2012-000
Antenler ve Açılma Sistemi: Uydunun haberleşmesi için monopol antenler kullanılmaktadır. Bu
antenlerin fırlatma sırasında çevreye zarar vermemesi için ve yörüngeye yerleştirildikten sonra
açılması için bir anten açma mekanizması geliştirilmiştir. Daha önceki uydularda kullanılan bu
sistem güvenilirliğini kanıtlayan bir sistem olduğu için bu uyduda da kullanılacaktır.
Uçuş Bilgisayarı Sistemi
BeEaglesat uydusunun uçuş bilgisayarı sistemi Ertek Uzay Sistemleri Ltd. tarafından
geliştirilmektedir. Modem ve uçuş bilgisayarı aynı devre kartında yer almakta ve kontrol için aynı
mikrodenetleyiciyi kullanmaktadır. Bu sistemin amacı diğer tüm alt sistemleri kontrol etmek, veri
toplayıp düzenlemek ve modem vasıtasıyla veri iletimini sağlamaktır. Yüksek veri işleme hızı,
düşük güç tüketimi ve çok sayıda giriş/çıkış birimi özellikleri nedeniyle uçuş bilgisayarı ARM tabanlı
mikrodenetleyiciler kullanılarak geliştirilmiştir. Veri depolama, tehlike önleme vb. ek birimler
tasarımda yer almaktadır.
Elektrik Güç Sistemi
Elektrik güç sisteminin amacı uydunun ihtiyacı olan enerjiyi gerekli gerilim seviyelerine çevirerek
diğer sistemlere aktarmaktır. Ayrıca çeşitli akım ve gerilim korumaları mevcuttur. Uydunun birincil
enerji kaynağı güneş panelleridir. Panellerden gelen enerji yetersiz kaldığında ikincil kaynak olan
pil sisteminden güç sağlanır. BeEaglaSat küp uydusunda Clyde Space firmasından hazır alınan
güç sistemi kullanılmaktadır.
Yönelim Belirleme ve Kontrol Sistemi
Uydunun yörüngede çeşitli bozuntular nedeniyle ortaya çıkan hareketini belirlemek, kontrol altına
almak ve belirli bir doğrultuda yönelimini sağlamak amacıyla yönelim belirleme ve kontrol
sistemi(YBKS) kullanılmaktadır. Uydu görev süresi boyunca sabit yönelimde kalmak zorundadır.
BeEagleSat uydusunda hazır olarak alınan 3 eksenli YBKS kullanılarak hassas bir yönelim
sağlanacaktır.
Bilimsel Faydalı Yükler
Multi Needle Langmuir Probe (MNLP): Atmosferin yoğunluğunu, sıcaklığını ve elektriksel
potansiyelini ölçen algılayıcı sistemidir. Uydunun birincil faydalı yükü olan MNLP, alçak
yörüngedeki atmosferik özelliklerin belirlenmesinde kullanılacaktır.
X-Işını Algılayıcısı Sistemi: X-ışını algılayıcısı sisteminin görevi, gök cisimlerinden yayılan Xışınlarını tespit etmek ve bu doğrultuda veri depolamaktır. Proje kapsamında küp uydu
standartlarına uygun bir şekilde X-ışını algılayıcısı üretilecek ve uzayda denenecektir.
SONUÇ
Proje kapsamında bütünüyle bir küp uydu tasarlanıp üretilecek ve görev süresi boyunca bilimsel
veri toplamak amacıyla kullanılacaktır. Bu bildiride üretilen sistemlerin özellikleri, test sonuçları ve
sistem geliştirme sürecindeki tecrübeler paylaşılacaktır.
Kaynaklar
Aslan, A.R. ve diğerleri., 2013 "Development of a LEO Communication CubeSat", 6th International
Conference on Recent Advances in Space Technologies-RAST2013, Istanbul, 12-14 Haziran
M.E. Umit, 2012. “Design of a Redundant OBC and MODEM for CubeSats”, Yüksek Lisans Bitirme Tezi,
İTÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Ocak
T.A. Bekkeng, 2013. “QB50-UiO-ID-0001 M-NLP ICD”, Sayı 3,Oslo Üniversitesi, Aralık (www.qb50.eu)
3
Ulusal Havacılık ve Uzay Konferansı