2017年发射升空的立方体卫星UPSat是第一颗发射到轨道上的开源卫星,卫星使用开源软件和开源硬件,由希腊Patras大学和LibreSpaceFoundation基金会合作打造。
UPSat是一颗2U的微型方块卫星(20×10×10cm,外太空部署微型卫星的单位跟电脑主机类似),任务是电离层电浆密度的科学研究,它的尺寸不大,就像一台小电脑主机,设计上,所有的软硬件完全排除了商用元件,全部以开源的软硬件从头开始打造起。
首先是在4月19日,这颗卫星搭载于OrbitalATKCygnus自动货柜太空船(当然是集货好的,一次装载150单位的货物)用火箭发射升空,送到国际太空站(InternationalSpaceStation);在站里,会有专人管理配送的作业(类似宅配业者的营业所),这是全程唯一需要人工的地方;再于UTC时间5月18日早上8:24透过的方块卫星部署器从太空站发送到指定轨道(一次可以部署超过40颗方块卫星)。30分钟后,地面的接收站就成功地开始收到UPsat无线讯号,这开启了开放源码软硬件在太空应用的里程碑,这使得打造微型卫星的困难度大为下降,太空科技的运用将更加普及。
当然这个卫星的源代码真的是开放的,全部放在自由太空基金会的上,授权有CERNOHLv1.2与GPLv3等。结构上,这卫星小归小,不过麻雀虽小五脏俱全。它由六大子系统组成:
EPS:ElectricalPowerSubsystem,供电子系统的缩写,负责把太阳能模组转化的电力,供电到各系统,或者太阳能供电不足时,转用内部电池。
OBC:OnBoardComputer的缩写,这是UPSat卫星的大脑,它负责了于所有核心飞行功能,并执行所有子系统的主要决策和监控,STM32F4微处理机是其心藏,其操作系统是(开放源码的即时操作系统)。
COMMS:CommunicationsSubsystem,通讯子系统的缩写,顾名思义,这是负责通讯的,核心是CC1120通讯芯片。卫星上所有系统内与发送到地面站的的资讯封包都使用ECSS-CCSDS(定义在里)。
IAC:ImageAcquisitionComponent,影像取得模组的缩写,这是一个嵌入式Linux机板──DART4460,运作一个客制化OpenWRT系统,相机是一个USBXimeaMU9PM-MH。
SU:ScienceUnit,科学元件的缩写,在卫星的最顶端,透过4根探针分别收集电流,即时测量出电浆密度,测量电流范围从1nA至2μA。
ADCS:AttitudeDeterminationandControlSubsystem,姿态稳定与控制系统,基于磁力计的3轴主动系统,以安装在卫星四面太阳能电池板背面的矩形磁性线圈(x4)产生控制力矩。磁性线圈之所以安装在太阳能板背面,是因为可以透过太阳能板计算出阳光角度,来旋转调整卫星,此外还有GPS可以修正SGP4数值,与精准的时间更新。
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