Nanosatellite GRBBeta

GRBBeta

Misia GRBBeta a jej poslanie

GRBBeta je technologická demonštračná misia, ktorej hlavnou úlohou je overenie technologií pre budúcu konšteláciu nanosatelitov CAMELOT, ktorá bude slúžiť pre zaznamenávanie a presné určovanie polohy gamma zábleskov z vesmíru.

GRBBeta vznikla za finančnej podpory Ministerstva školstva, výskumu, vývoja a mládeže Slovenskej republiky. Nositeľom projektu je Technická univerzita v Košiciach, Letecká fakulta a na projekte spolupracujú partneri z rôznych zahraničných inštitúcií.

GRBBeta je družica typu CubeSat o veľkosti 2U. Rozmery družice v zloženom stave (bez rozvinutých antén) sú 10 cm x 10 cm x 22,7 cm. Maximálna hmotnosť družice podľa štandardu pre 2U je 2,66 kg.

Družica obsahuje základné subsystémy potrebné pre získavanie a ukladanie energie, udržiavanie orientácie družice, komunikáciu, ukladanie dát a ďalšie potrebné subsytémy. V rámci misie budú otestované aj niektoré nové susbsytémy. Pokročilý modul pre určovanie pozície a modul pre okamžité zasielanie správ prostredníctvom družicovej komunikačnej siete Iridium. Na palube sa nachádza aj dvojica vedeckých zariadení.

Okrem vedeckých experimentov bude mať pre rádioamatérov digitálny prevádzač a rádioamatéri si tak budú môcť posielať správy prostredníctvom našej družice.

GRBBeta bude vynesená na obežnú dráhu uvádzacím letom rakety ARIANE 6 Európskej vesmírnej agentúry 9. júla 2024.

Dodávateľom platformy družice je slovenská spoločnosť SPACEMANIC s.r.o.

EDDIE

Eddie je hlavná počítačová jednotka družice GRBBeta. Tento palubný počítač je založený na mikrokontroléri MSP430 a firmvéri FreeRTOS.

MURGAS

Spacemanic Murgas TRX je nanosatelitný vysielací modul na komunikáciu vo frekvenčných pásmach UHF alebo VHF.

EXPERIMENTÁLNY VYSIELAČ

Experimentálny vysielač v pásme S. Ide o vysielač pre rádioamatérske pásmo 2.4Ghz. Tento experimentálny vysielač umožní prenos dát až rýchlosťou 2mbps.

VAC

Pre dosiahnutie presnej orientácie družice bol vybratý AOCS systém VAC. Tento kompaktný systém obsahuje elektromagnetické aktuátory, trojicu reakčných koliesok a senzory – magnetometer a slnečné senzory pre presné manévrovanie s telesom.

Zloženie nanosatelitu GRBBeta

Vedecké experimenty na GRBBeta

GRB detektor

Hlavným vedeckým experimentom je detektor gama zábleskov, ktorého srdcom je scintilátor, plochý cézium jodidový kryštál s rozmermi 75 × 75 × 5 mm, emitujúci pri zásahu fotónom gama fotóny viditeľného svetla. Tie sú následne detegované kremíkovými fotonásobičmi. Detektor obalený tmavým polyvinylfluoridovým filmom (tedlar) je uložený v schránke z 1 mm hliníkového plechu a umiestnený zvonka na jednej zo strán telesa nanosatelitu.

Signál z fotonásobičov je vedený na analógový zosilňovač a tvarovač, následne je vzorkovaný A/D prevodníkom, ktorého výstup je spracúvaný programovateľným hradlovým poľom (FPGA). Detegované priebehy (svetelné krivky potenciálnych gama zábleskov) sú následne spracúvané a ukladané 32b mikrokontrolérom. Celá uvedená signálová cesta vrátane vstupných fotonásobičov je pre redundanciu (a zároveň zvýšenie celkovej citlivosti v prípade funkčnosti oboch kanálov) zdvojená.

Porovnanie svetelných kriviek eventuálne zaznamenaných detektorom s krivkami tých istých zábleskov zaznamenaných inými existujúcimi gama observatóriami umožní overiť základnú myšlienku systému CAMELOT, tzn. uskutočniteľnosť lokalizácie zdrojov zábleskov na základe precízneho GPS časovania.

Vývoj a stavba GRB detektoru bol vedená Andrásom Pálom z Konkoly Observatory v Budapešti. Analýza vedeckých dát z GRB detektora je vykonávaná na Prírodovedeckej fakulte Masarykovej univerzity v Brne pod vedením prof. Norberta Wernera.

LuvCAM

Sekundárnym vedeckým nákladom je miniatúrna kamera citlivá v ultrafialovej časti svetelného spektra. Pôjde o technologický demonštrátor a najmenšiu astrofyzikálnu kameru vo vesmíre. Výsledky meraní degradácie snímacieho čipu v kozmickom priestore budú slúžiť pre budúce pripravované misie zamerané na pozorovania v UV oblasti, napríklad pre misiu QUVIK. Prípravu experimentu má na starosti tím z University of Toronto, Dunlap Institute for Astronomy & Astrophysics v spolupráci s Hvězdárnou a planetáriom Brno.

Informácie pre rádioamatérov

Základné informácie o satelitnom príjme GRBBeta

ID NORAD: TBD
Volací znak: HA2GRB
UHF Downlink: 436,785 MHz +/- Dopplerov posun
VHF Downlink: 145,935 MHz +/- Dopplerov posun
S-Band Downlink: 2405.000 MHz +/- Dopplerov posun
Modulácia: GMSK, CW G3RUH 9k6 baud (UHF, VHF)
Morse: 20 WPM
Protokoly: AX.25, Morse
Vysielací výkon: 1W (30dBm)
Anténa: dipól
Polarizácia antény: lineárna

Orbitálne parametre/Predbežné TLE

1 60237U 24128C   24286.47814587  .00010830  00000-0  91015-3 0  9992
2 60237  61.9934 194.2685 0020565 350.5336   9.5362 14.98576706 14160

Typy správ

Paket majáku AX.25
Správa AX.25
Dátový maják CW
Komunikácia pozemnej stanice

Vysielacia perióda je nasledovná

TX UHF AX.25 maják každých 90s
Správa TX UHF AX.25 každých 270s
TX UHF Morseov maják každých 180s

Medzi jednotlivými vysielaniami sa uplatňujú posuny.

Príklad dekódovaných paketov majáka TX AX.25

Údaje v hodnotách paketov majáka AX.25 sú oddelené čiarkou.

1:Fm HA2GRB To CQ [10:44:13R] [AA] [+++++++]
U,600,1291714,85,0,2723,2766,2650,0,,187,263,95,145

Vysvetlenie:

Identifikácia majáka [U – UHF, V – VHF]
Čas prevádzky od vynulovania [s]
Celkový čas prevádzky [s]
Počet spustení rádia
Počet resetovaných RF segmentov
Aktuálna teplota rádia MCU [0,01 °C]
Aktuálna teplota RF čipu [0,01 °C]
Aktuálna teplota RF výkonového zosilňovača [0,01°C]

Počet odoslaných správ dipeatrom
Volací znak posledného užívateľa digipeatera [ASCII, 6 medzier znamená, že ešte nikto]
Dátové pakety RX (AX25 s porovnaným CRC, zahŕňa pakety CSP a digipeater)
Dátové pakety TX (zahŕňa pakety CSP a digipeater)
Skutočný RSSI ((hodnota / 2) – 134) [dBm]
Hodnota RSSI pri detekcii nosnej – po preambule ((hodnota / 2) – 134) [dBm]

Príklad dátového majáka CW

Každý CW maják začína s "de ha2grb = " a konči s "ar".

de ha2grb = u5433r126t29p30 ar

Vysvetlenie:

u – celkový čas prevádzky [min]
r – počet resetov
t – teplota MCU [°C]
p – teplota Radio PA [°C]

u5433 = Doba prevádzky 5433 min.
r126 = 126 resetov rádia
t29 = 29 stupňov Celzia na DL rádiu MCU
p30 = 30 stupňov Celzia na DL rádiu PA

Odporúčané nastavenie modemu TNC

PACLEN 255
TXDELAY 15
MYCALL [Váš volací znak]
UNPROTO CQ (alebo volací znak)

Príjem vysielania v pásme S

Frekvencia (stred): 2405 MHz
Modulácia: GMSK
Prenosová rýchlosť: štandardne 100 kbaud, až 2000 kbaud

Dekodér pre pásmo S

Odkaz: DECODER

Dekódovanie v reálnom čase pomocou HackRF:

Hackrf_transfer -f 2367400000 -s 8000000 -a 1 -r – 2>/dev/null | sox -r 8000k -c 2 -t s8 – -t f32 -c 2 -r 1000k – | iq2iq -f cf32 -s 1000000 -d -100000 | mrc100_decode -r 1000000 -b 100000 -C /dev/stdin 2>/dev/null

alebo

hackrf_transfer -f 2367000000 -s 8000000 -a 1 -r – 2>/dev/null | iq2iq -f cs8 -s 8000000 -d -500000 -t cf32 | mrc100_decode -r 8000000 -b 2000000 -C /dev/stdin 2>/dev/null