4 research outputs found
Validation activities of a microprocessor for space applications
Launching a satellite is a high cost mission. However, nowadays, low-mass and low-cost satellites are being developed to reduce mission costs, above all the scientific and educative ones. This thesis focuses on the study of one of the components of a femtosatellite designed and build at EETAC university. The component to be analyzed is the microprocessor. In order to meet the low cost requirements, those satellites must be built with COTS technology. The positive point of that technology is that it is affordable to anyone, in terms of economical aspects and readily availability. Nevertheless, it is not optimum to operate in the space environment, since it is not qualified and thus, its survivability is unknown. Once the existent problem of the COTS technology has been presented, the goal of this thesis is to achieve a certain space qualification level. The microprocessor Atmega 168 will be the analyzed COTS component. Future missions and potential applications are firstly analyzed in order to space- qualify the microprocessor. After that, the issues regarding to all the mission phases (pre-launch, launch, and orbit operations) are studied. This will help us to determine what are the harmful effects on the microprocessor. When all the effects that the microprocessor must deal with have been analyzed, the steps to obtain a certain space qualification are addressed. The basic procedures are defined by the corresponding TRA for each TRL. From TRA documentation, the proper tests and simulations are chosen within a realistic environment. The tests are a thermal vacuum laboratory experiment and a radiation exposure analysis, simulating the Van Allen belts, using the commercial software packages FLUKA and SPENVIS. Theoretical background to support the experiments and simulations are previously provided. Finally, after testing the microprocessor, the TRL level reached by it can be determined. Therefore, TRL 1 and TRL 2 are clearly achieved, since potential applications of the physical concept are developed. Given all that, we can conclude that the microprocessor has achieved TRL level 3. It passed all the tests and simulations conducted in this thesis. Nonetheless, TRL 4 is not achievable because Integration between satellite components must be tested. The integration of components is out of the scope of this thesis.Català : Enviar un satèl·lit a l’espai és una missió d’alt cost. No obstant, actualment, s’estan
construint satèl·lits de massa i mida molt més reduïda per abaratir els costos
d’algunes missions espacials, sobretot, les que tenen caire cientĂfic i educatiu.
Aquesta tesis es focalitza en l’estudi d’un dels components del femtosatèl·lit creat
per l’EETAC, el microprocessador.
Per poder dur a terme el requeriment de baix cost, aquets satèl·lits usen tecnologia
COTS. Els punts positius d’aquesta tecnologia es que és més econòmica que la
usada en satèl·lits comercials i és a l’abast de tothom. Per altra banda, els seu punt
negatius es que no Ă©s una tecnologia òptima per operar en espai, ja que no estĂ
qualificada i per tant no sabem la seva fiabilitat en aquest ambient.
Un cop presentat el problema existent amb la tecnologia COTS, l’objectiu d’aquesta
tesis Ă©s assolir un cert nivell de qualificaciĂł espacial. La tecnologia COTS que estĂ
sotmesa a anĂ lisis Ă©s el microprocessador ATmega 168.
Per poder qualificar el microprocessador, primerament s’analitzen les seves
possibles aplicacions i futures missions. Després, es realitza un anà lisis de tota la
problemĂ tica que comporten les diferents fases que experimenta el
microprocessador: pre-llançament, llançament i operació en òrbita.
Un cop analitzats tots els efectes que el microprocessador ha de suportar durant
una missió, s’estudien els passos per a poder obtenir la qualificació espacial
mitjançant els TRL, és a dir, quins TRA s’han de realitzar. A més a més, s’estudia
també en quines fases perillarà més el seu rendiment i, finalment, es decideixen els
tests corresponents per confirmar el seu funcionament durant la missiĂł. Els tests
escollits són: una prova de buit tèrmic i l’estudi de la radiació espacial simulant els
cinturons de Van Allen, mitjançant els software FLUKA i SPENVIS. Per poder
entendre el comportament del microprocessador en els tests, abans dels
experiments i simulacions, es detalla teòricament els dos medi ambients escollits.
Finalment, un cop realitzats els test, es confirmen els TRL que el microprocessador
ha superat. AixĂ doncs, el TRL 1 i TRL 2 queden superats, ja que durant el treball
es realitza una primera idea de la missió i s’analitzen les possibles aplicacions. El
TRL 3 també s’assoleix, ja que supera tots els test i simulacions proposats. No
obstant, el TRL 4, degut a que incorpora integraciĂł amb altres components del
femtosatèl·lit, queda fora del nostre abast
Validation activities of a microprocessor for space applications
Launching a satellite is a high cost mission. However, nowadays, low-mass and low-cost satellites are being developed to reduce mission costs, above all the scientific and educative ones. This thesis focuses on the study of one of the components of a femtosatellite designed and build at EETAC university. The component to be analyzed is the microprocessor. In order to meet the low cost requirements, those satellites must be built with COTS technology. The positive point of that technology is that it is affordable to anyone, in terms of economical aspects and readily availability. Nevertheless, it is not optimum to operate in the space environment, since it is not qualified and thus, its survivability is unknown. Once the existent problem of the COTS technology has been presented, the goal of this thesis is to achieve a certain space qualification level. The microprocessor Atmega 168 will be the analyzed COTS component. Future missions and potential applications are firstly analyzed in order to space- qualify the microprocessor. After that, the issues regarding to all the mission phases (pre-launch, launch, and orbit operations) are studied. This will help us to determine what are the harmful effects on the microprocessor. When all the effects that the microprocessor must deal with have been analyzed, the steps to obtain a certain space qualification are addressed. The basic procedures are defined by the corresponding TRA for each TRL. From TRA documentation, the proper tests and simulations are chosen within a realistic environment. The tests are a thermal vacuum laboratory experiment and a radiation exposure analysis, simulating the Van Allen belts, using the commercial software packages FLUKA and SPENVIS. Theoretical background to support the experiments and simulations are previously provided. Finally, after testing the microprocessor, the TRL level reached by it can be determined. Therefore, TRL 1 and TRL 2 are clearly achieved, since potential applications of the physical concept are developed. Given all that, we can conclude that the microprocessor has achieved TRL level 3. It passed all the tests and simulations conducted in this thesis. Nonetheless, TRL 4 is not achievable because Integration between satellite components must be tested. The integration of components is out of the scope of this thesis.Català : Enviar un satèl·lit a l’espai és una missió d’alt cost. No obstant, actualment, s’estan
construint satèl·lits de massa i mida molt més reduïda per abaratir els costos
d’algunes missions espacials, sobretot, les que tenen caire cientĂfic i educatiu.
Aquesta tesis es focalitza en l’estudi d’un dels components del femtosatèl·lit creat
per l’EETAC, el microprocessador.
Per poder dur a terme el requeriment de baix cost, aquets satèl·lits usen tecnologia
COTS. Els punts positius d’aquesta tecnologia es que és més econòmica que la
usada en satèl·lits comercials i és a l’abast de tothom. Per altra banda, els seu punt
negatius es que no Ă©s una tecnologia òptima per operar en espai, ja que no estĂ
qualificada i per tant no sabem la seva fiabilitat en aquest ambient.
Un cop presentat el problema existent amb la tecnologia COTS, l’objectiu d’aquesta
tesis Ă©s assolir un cert nivell de qualificaciĂł espacial. La tecnologia COTS que estĂ
sotmesa a anĂ lisis Ă©s el microprocessador ATmega 168.
Per poder qualificar el microprocessador, primerament s’analitzen les seves
possibles aplicacions i futures missions. Després, es realitza un anà lisis de tota la
problemĂ tica que comporten les diferents fases que experimenta el
microprocessador: pre-llançament, llançament i operació en òrbita.
Un cop analitzats tots els efectes que el microprocessador ha de suportar durant
una missió, s’estudien els passos per a poder obtenir la qualificació espacial
mitjançant els TRL, és a dir, quins TRA s’han de realitzar. A més a més, s’estudia
també en quines fases perillarà més el seu rendiment i, finalment, es decideixen els
tests corresponents per confirmar el seu funcionament durant la missiĂł. Els tests
escollits són: una prova de buit tèrmic i l’estudi de la radiació espacial simulant els
cinturons de Van Allen, mitjançant els software FLUKA i SPENVIS. Per poder
entendre el comportament del microprocessador en els tests, abans dels
experiments i simulacions, es detalla teòricament els dos medi ambients escollits.
Finalment, un cop realitzats els test, es confirmen els TRL que el microprocessador
ha superat. AixĂ doncs, el TRL 1 i TRL 2 queden superats, ja que durant el treball
es realitza una primera idea de la missió i s’analitzen les possibles aplicacions. El
TRL 3 també s’assoleix, ja que supera tots els test i simulacions proposats. No
obstant, el TRL 4, degut a que incorpora integraciĂł amb altres components del
femtosatèl·lit, queda fora del nostre abast
JUMPSAT: Qualifying three equipments in the CubeSat mission
JUMPSAT is a 3-Unit CubeSat mission expected for launch in 2017. It is a collaborative project involving the French research institutes CNES and ONERA as well as two universities, the Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace and TELECOM Bretagne. The main mission objectives are the technological verification of both the three-axis attitude control system as well as the verification of two embedded payloads: A low cost Star Tracker developed by ISAE-Supaero for future small satellite missions and a directional radiation sensor for precise mapping of the Earth radiation belt.
This article focuses on the mission concept and the status of the mission design in fall 2013. Main mission parameters are introduced, with emphases on the characteristic properties of the Jumpsat mission, as for example the choice of a sun-synchronous elliptical low-Earth Orbit, which is necessary to be in compliance with the payload requirements and at the same time to ensure space debris prevention. Furthermore, due to the limited observation time of a polar satellite, it was decided to utilize a distributed ground station network on S-band frequency for ensuring the necessary communication bandwidth for up- and downlink. The space segment will be equipped with deployable solar panels for improving the thermal and power budget of the overall system. Finally, a brief overview of the specifications and design of the attitude control system and both payloads are also given in the article
Validation activities of a microprocessor for space applications
Launching a satellite is a high cost mission. However, nowadays, low-mass and low-cost satellites are being developed to reduce mission costs, above all the scientific and educative ones. This thesis focuses on the study of one of the components of a femtosatellite designed and build at EETAC university. The component to be analyzed is the microprocessor. In order to meet the low cost requirements, those satellites must be built with COTS technology. The positive point of that technology is that it is affordable to anyone, in terms of economical aspects and readily availability. Nevertheless, it is not optimum to operate in the space environment, since it is not qualified and thus, its survivability is unknown. Once the existent problem of the COTS technology has been presented, the goal of this thesis is to achieve a certain space qualification level. The microprocessor Atmega 168 will be the analyzed COTS component. Future missions and potential applications are firstly analyzed in order to space- qualify the microprocessor. After that, the issues regarding to all the mission phases (pre-launch, launch, and orbit operations) are studied. This will help us to determine what are the harmful effects on the microprocessor. When all the effects that the microprocessor must deal with have been analyzed, the steps to obtain a certain space qualification are addressed. The basic procedures are defined by the corresponding TRA for each TRL. From TRA documentation, the proper tests and simulations are chosen within a realistic environment. The tests are a thermal vacuum laboratory experiment and a radiation exposure analysis, simulating the Van Allen belts, using the commercial software packages FLUKA and SPENVIS. Theoretical background to support the experiments and simulations are previously provided. Finally, after testing the microprocessor, the TRL level reached by it can be determined. Therefore, TRL 1 and TRL 2 are clearly achieved, since potential applications of the physical concept are developed. Given all that, we can conclude that the microprocessor has achieved TRL level 3. It passed all the tests and simulations conducted in this thesis. Nonetheless, TRL 4 is not achievable because Integration between satellite components must be tested. The integration of components is out of the scope of this thesis.Català : Enviar un satèl·lit a l’espai és una missió d’alt cost. No obstant, actualment, s’estan
construint satèl·lits de massa i mida molt més reduïda per abaratir els costos
d’algunes missions espacials, sobretot, les que tenen caire cientĂfic i educatiu.
Aquesta tesis es focalitza en l’estudi d’un dels components del femtosatèl·lit creat
per l’EETAC, el microprocessador.
Per poder dur a terme el requeriment de baix cost, aquets satèl·lits usen tecnologia
COTS. Els punts positius d’aquesta tecnologia es que és més econòmica que la
usada en satèl·lits comercials i és a l’abast de tothom. Per altra banda, els seu punt
negatius es que no Ă©s una tecnologia òptima per operar en espai, ja que no estĂ
qualificada i per tant no sabem la seva fiabilitat en aquest ambient.
Un cop presentat el problema existent amb la tecnologia COTS, l’objectiu d’aquesta
tesis Ă©s assolir un cert nivell de qualificaciĂł espacial. La tecnologia COTS que estĂ
sotmesa a anĂ lisis Ă©s el microprocessador ATmega 168.
Per poder qualificar el microprocessador, primerament s’analitzen les seves
possibles aplicacions i futures missions. Després, es realitza un anà lisis de tota la
problemĂ tica que comporten les diferents fases que experimenta el
microprocessador: pre-llançament, llançament i operació en òrbita.
Un cop analitzats tots els efectes que el microprocessador ha de suportar durant
una missió, s’estudien els passos per a poder obtenir la qualificació espacial
mitjançant els TRL, és a dir, quins TRA s’han de realitzar. A més a més, s’estudia
també en quines fases perillarà més el seu rendiment i, finalment, es decideixen els
tests corresponents per confirmar el seu funcionament durant la missiĂł. Els tests
escollits són: una prova de buit tèrmic i l’estudi de la radiació espacial simulant els
cinturons de Van Allen, mitjançant els software FLUKA i SPENVIS. Per poder
entendre el comportament del microprocessador en els tests, abans dels
experiments i simulacions, es detalla teòricament els dos medi ambients escollits.
Finalment, un cop realitzats els test, es confirmen els TRL que el microprocessador
ha superat. AixĂ doncs, el TRL 1 i TRL 2 queden superats, ja que durant el treball
es realitza una primera idea de la missió i s’analitzen les possibles aplicacions. El
TRL 3 també s’assoleix, ja que supera tots els test i simulacions proposats. No
obstant, el TRL 4, degut a que incorpora integraciĂł amb altres components del
femtosatèl·lit, queda fora del nostre abast