SAS3 műszer fejlesztése a Chibis műholdra
(Rovat: Hazai kutatóhelyek és űripar, Orosz alkalmazási holdak - 2009.11.28 14:00.)

A magyar SAS3 műszer az Orosz Űrkutatási Intézet által fejlesztett Chibis mikroműholdon a nemzetközi részvétellel kifejlesztett műszeregyüttes egyik eleme. Elektromágneses hullámméréseket végez a VLF-ELF sávban. Ukrán partnerek szállítják a külső érzékelőket.

A Föld mágneses térének lassú változásait egy háromtengelyes flux-gate magnetométer figyeli a DC-100 Hz frekvenciatartományban. A magnetométer jelét csatornánként 24 bites AD átalakítóval fogadja a központi jelfeldolgozó egység, 400 Hz mintavételi frekvenciával.

A VLF sávú méréseket két komplex hullámszondával és egy mágneses antennával (search coil) végezzük a 10 Hz … 40 kHz frekvenciasávban. Egy komplex hullámszonda a következő egységekből épül fel: mágneses antenna, elektromos antenna, plazmaáram mérő. A teljes rendszer háromtengelyes B(x,y,z) mágneses tér, egytengelyes E(x) elektromos tér, valamint két ponton plazmaáram mérést végez. Ez összesen 6 bemeneti csatorna, amelyet 16 biten, 80 kHz sebességgel egyidejűleg mintavételezünk.

Az elektromos tér komponens mérését úgy végezzük, hogy a két elektromos szenzor közötti feszültségkülönbséget mérjük. Átkapcsolással lehetőség van a műhold platform és valamelyik elektromos szenzor közötti feszültség mérésére is. Így információt kaphatunk arról, hogy a műhold milyen potenciálra van feltöltődve a környező plazmához képest.

Egy Blackfin ADSP-532 DSP végzi a jelfeldolgozást 400 MHz órajellel. A programok uC-Linux operációs rendszer alatt futnak. A belső memória 128 MB. Ebből 64 MB foglalt az operációs rendszer és a programok részére. A memória másik fele az AD konverterekből érkező adatfolyam tárolására és feldolgozására van fenntartva. A rendszer indító programját egy 4 MB-os flash memória tárolja. Maga az operációs rendszer és a mérésvezérlő programok egy 1 GB-os CompactFlash kártyán kaptak helyet, amelyen a mérési adatokat is tároljuk, mielőtt továbbítanánk a telemetria-rendszerbe. A perifériák speciális áramköreit, kiegészítő logikákat és a telemetria interfész funkcionális egységeit egy Xilinx Spartan FPGA-ba integráltuk.

A laboratóriumi minta elektronikája fejlesztés közben.

A fedélzeti jelfeldolgozás elsődlegesen a frekvenciatartományban történik. A beérkező adatfolyamon a DSP Fourier-transzformációt végez és folyamatosan számolja a zajhátteret minden csatornán. A kapott spektrumokat és spektrogramokat elemezve a háttérzaj fölött megjelenő jeleket/jelenségeket és eseményeket azonosítja, kategorizálja és megszámolja. A speciális jelenségeket azonosítás után további tanulmányozás céljára nyers időtartományú adat formában eltárolja és a többi mérési adattal a telemetria-rendszerbe továbbítja.

A mérések értékét jelentősen növeli, hogy a fedélzeti műszerek között van egy kölcsönös jelzőrendszer (event trigger). Ha az egyik műszer érdekes jelenséget érzékel, akkor jelzést küld a többi eszköznek, és azok is eltárolják az általuk mért jeleket az adott időpillanatban.

A SAS3 a telemetria-rendszert kétféle módon használhatja. Egyrészt a mérési adatokat a fedélzeti CAN buszon keresztül a központi adatgyűjtőbe küldi, amely azt a többi műszer adataival együtt tárolja és később továbbítja a földi állomásra. A másik üzemmódban a SAS3 közvetlenül kapcsolódik a 2,2 GHz-es telemetria-adóhoz és önállóan leküldi a mért adatokat szabványos formátumban, 1 Mbit/s sebességgel.

A műszer fejlesztését a Magyar Űrkutatási Iroda által támogatott témapályázatok keretében végezzük.

Bodnár László
BL-Electronics Kft.