Sviluppo del sottosistema di gestione del nanosatellite universitario AraMiS

In ambito universitario la progettazione di satelliti di piccole dimensioni, detti anche nano-satelliti, ha avuto una crescita molto forte, soprattutto negli ultimi 8-10 anni e dovuta alla definizione dello standard CubeSat.
L’esplorazione dello spazio al Politecnico di Torino è iniziata nel 2004 con il progetto PiCPoT (Piccolo Cubo del Politecnico di Torino) che prevedeva la progettazione di un satellite, basato su CubeSat, i cui obiettivi erano verificare l’affidabilità di componenti commerciali in ambiente spaziale, scattare delle fotografie della Terra ed acquisire/trasmettere dati. Il satellite è stato completato e lanciato, purtroppo con esito negativo, nel 2006.
Poco dopo il lancio di PiCPoT ha preso il via il progetto del secondo satellite universitario del Politecnico di Torino, AraMiS. Con questo progetto, attualmente in fase di sviluppo, si vuole creare un nuovo approccio alla realizzazione di nano-satelliti.
L’acronimo AraMiS significa Architettura Modulare per Satelliti e indica lo scopo principale del progetto, ovvero realizzare un satellite modulare a basso costo, dove i moduli di cui è composto sono indipendenti e configurabili a seconda della missione. Ognuno di questi blocchi può essere progettato indipendentemente dagli altri, riutilizzato in progetti differenti ed è in grado di svolgere una determinata operazione in modo efficiente. AraMiS è composto da due blocchi standard, detti tile, che contengono al loro interno un certo numero di moduli.
Power Management Tile : su queste tile sono installati i pannelli solari e le batterie, necessari ad alimentare il satellite. L’equipaggiamento di queste tile comprende anche i moduli di controllo d’orbita e d’assetto. Nella configurazione base, un satellite AraMiS è composto da 5 di queste tile.
Telecommunication Tile : permette la comunicazione tra il satellite e la stazione di Terra; utilizza due canali, alle frequenze di 437MHz e 2,4 GHz. Su questo blocco è installato l’On Board Computer (OBC), che ha il compito di gestire l’intero satellite.
L’argomento di questa tesi è il modulo di gestione dei dati di housekeeping del satellite AraMiS, indicato dal nome 1B43 Housekeeping Management, del quale saranno illustrati tutti gli step dalla progettazione al collaudo.
Il modulo 1B43 Housekeeping Management è una parte dell’On Board Computer ed ha lo scopo di acquisire ed analizzare le telemetrie di tutte le tile presenti nel satellite. Oltre ai vettori di housekeeping, il modulo può richiedere alle tile la loro configurazione o il loro stato, al fine di evitare errori in fase di analisi.
Nel caso in cui la configurazione del satellite abbia subito delle modifiche, il modulo ricalcola alcuni parametri necessari per analizzare i vettori di housekeeping. Data la complessità del calcolo, che richiede algoritmi di approssimazione numerica, il modulo ha la possibilità di richiedere l’aggiornamento dei parametri alla stazione di Terra.
Il progetto è stato sviluppato utilizzando il linguaggio UML, che permette di descrivere un sistema per mezzo di una serie di diagrammi. In particolare, i Class Diagram hanno permesso di descrivere i blocchi funzionali che compongono il sistema, gli Sequence Diagram sono stati utilizzati per mostrare come questi oggetti interagiscono tra loro mentre gli Use Case Diagram sono serviti ad illustrare le specifiche del sistema.
IV
Il documento è strutturato come segue:
Capitolo 1 : descrive brevemente il mondo dei nano-satelliti e i due progetti del Politecnico di Torino;
Capitolo 2 : illustra le basi del linguaggio UML;
Capitolo 3 : descrive i concetti teorici utilizzati nel progetto;
Capitolo 4 : descrive il funzionamento del progetto;
Capitolo 5 : descrive i test effettuati sul sistema;
Appendice A : riporta gli acronimi utilizzati nel documento.