Agrupamiento inteligente autónomo de nanosatélites

”Cada ser vivo debe vivir y pensar de tal manera como si tarde o temprano pudiera conseguir lo que sea”

Konstantín Tsiolkovski

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Primera etapa

Misión: Diseño de interfaces y protocolos de una red de pares para la autoorganización del agrupamiento inteligente de nanosatélites.

Objetivo: Desarrollo de soluciones de ingeniería y algoritmos de funcionamiento y diseño del hardware y software para realizar la comunicación y el intercambio de datos entre nanosatélites del agrupamiento y entre éstos y el punto terrestre y procesar la información en el punto.

Composición del agrupamiento: Nanosatélite  “Tanusha-UESOR-1”, apodo –“RS6S”, y nanosatélite “Tanusha-UESOR -2”, apodo – “RS7S”, – satélites tipo CubeSat 3U.

Fecha del lanzamiento del cosmódromo: el 14 junio de 2017 a las 13:23 (hora de Moscú), Baikonur, cohete portador “Soyuz-2.1a” con la nave espacial de carga “Progress MS-06”.

Fecha del acoplamiento con la EEI: el 16 de junio de 2017 a las 14:42 la nave espacial de carga “Progress MS-06” se acopló en modo automático al puerto posterior del módulo “Zvezda” de la EEI.

Fecha de la puesta en órbita: el 17 de agosto de 2017 el Comandante de la Expedición 52, Héroe de la Federación de Rusia y Dr. h.c. de la UESOR, Fyodor Yurchikhin y el Héroe, Piloto-Cosmonauta de la Federación de Rusia e ingeniero de vuelo de la Expedición 52, Sergey Ryazansky, realizaron el lanzamiento manual de los dos nanosatélites durante su salida al espacio abierto.

El 17 de agosto a las 18.10 los cosmonautas Fyodor Yurchikhin y Sergey Ryazansky lanzaron los dos primeros satélites del agrupamiento inteligente autónomo de nanosatélites. Sergey Ryazansky llevo a cabo el lanzamiento de los dispositivos con una demora de 64 segundos, es un índice muy bueno para la adaptación y el futuro funcionamiento del agrupamiento. Así en órbita han aparecido “Tanusha-UESOR-1” y “Tanusha-UESOR-2” que realizan experimentos en el espacio abierto y mandan los datos a la Tierra.

Los satélites han sido creados y lanzados en un año muy especial, el año del 60 aniversario del inicio de la era espacial y el 160 aniversario del nacimiento del padre de la cosmonáutica Konstantín Tsiolkovski. Para conmemorar estos eventos los nanosatélites transmiten a la Tierra un mensaje de saludo en cuatro idiomas (ruso, inglés, español y chino). El mensaje se transmite a una frecuencia autorizada para radioaficionados.

Información para radioaficionados

Parámetros de la señal transmitida: frecuencia de trabajo – 437.05 MHz, técnica de modulación – frecuencia modulada, ancho de banda del canal – 25 kHz, señal moduladora analógica – audio (mono).

Protocolo de telemetría: protocolo AX.25, velocidad de transferencia de datos – 9600 Bd/s.

Breve descripción del experimento. En el marco de la primera etapa se han lanzado dos dispositivos. Una vez alimentados, los transceptores se inician en 10 minutos. La tarea principal de los dos nanosatélites es crear una red de pares que permita realizar direccionamiento de nuevos dispositivos y excluir los que están ya fuera de servicio sin usar el control remoto. De esta manera, la red de información podrá estar operativa durante más tiempo que un sólo nanosatélite, mientras esté en órbita y funcionando al menos un dispositivo. Dentro de la red ha sido organizada la retransmisión y transmisión paralela al punto terrestre de monitoreo. El objetivo será cumplido si en el punto terrestre de monitoreo se recibe telemetría de cada nanosatélite junto con la telemetría retransmitida.

En los nanosatélites ha sido instalado un sistema inercial de navegación para definir ángulos de rotación en tres ejes: guiñada, cabeceo y alabeo. En la presente etapa se puede controlar la posición del nanosatélite respecto al eje de movimiento.

Cada nanosatélite cuenta con un indicador de vacío que mide la densidad del mismo, calculando la concentración de partículas cargadas y neutras.

Además de la telemedición, cada nanosatélite trasmite la señal acústica de saludo en cuatro idiomas: español, ruso, inglés y chino. La duración total de los mensajes de voz es de 3 minutos.  Para recibir los datos, a los radioaficionados les recomendamos que estudien el algoritmo- ciclograma de transmisión-recepción.

Algoritmo-ciclograma de transmisión-recepción de los mensajes de voz y telemetría

La recepción de las señales está disponible para todos los radioaficionados y no está cifrada. El control del nanosatélite se realiza a través del canal ascendente cifrado y cerrado y se lleva a cabo solo en caso de emergencia. El agrupamiento es autónomo y transmite telemetría conforme al protocolo presentado a continuación.

Telemetría del nanosatélite “Tanusha-UESOR” en el formato del protocolo AX.25

Para la conversión de la señal demodulada recibida se puede utilizar la entrada de línea de la tarjeta de sonido del PC (si su transceptor no decodifica AX.25). Nosotros utilizamos el software de código abierto MixW.

En la captura de pantalla de arriba se presenta un ejemplo de la decodificación exitosa de mensajes AX.25. Proporcionamos a los radioaficionados un proyecto con el código fuente abierto para mostrar los parámetros de telemetría. El programa ha sido hecho en ambiente Microsoft Visual Studio en C# y es compatible con todas las versiones de Windows a partir de Windows 7.

Al sincronizarse correctamente, cada dispositivo transmite la telemetría del otro, como se ve en la captura de pantalla.  La frase “Link state is SINC” en verde significa que los dos satélites se han sincronizado correctamente. Los paquetes de datos a la derecha corresponden a la telemetría recibida de “RS6S” y “RS7S” a la hora indicada.

Segunda etapa

Misión: Diseño de interfaces y protocolos de una red de pares para la autoorganización del agrupamiento inteligente de nanosatélites.

 Objetivo: Desarrollo de soluciones de ingeniería y algoritmos de funcionamiento y diseño del hardware y software para realizar la comunicación y el intercambio de datos entre nanosatélites del agrupamiento y entre éstos y el punto terrestre y procesar la información en el punto.

Composición del agrupamiento: Nanosatélite  “Tanusha-UESOR-3”, apodo «RS8S», y nanosatélite “Tanusha-UESOR -4”, apodo «RS9S», – satélites tipo CubeSat 3U.

Fecha del lanzamiento del cosmódromo: el 13 de febrero de 2018 a las 11:13 (hora de Moscú), Baikonur, cohete portador “Soyuz-2.1a” con la nave espacial de carga “Progress MS-08”.

Fecha del acoplamiento con la EEI: el 15 de febrero de 2018 a las 13:45 la nave espacial de carga “Progress MS-08” se acopló en modo automático al módulo de servicio “Zvezda” de la EEI.

Fecha de la puesta en órbita: finales de julio-principios de agosto.