Επιτυχημένη η αποστολή του πρώτου ελληνικού open source νανο-δορυφόρου UPSat (φώτο)

H ομάδα του Πανεπιστημίου Πατρών έλαβε τα πρώτα σήματα

Ο UPSat, ο πρώτος Ελληνικός open source νανο-δορυφόρος, ο οποίος εκτοξεύτηκε στις 18 Απριλίου 2017 από το ακρωτήριο Canaveral, έχει τεθεί ήδη σε τροχιά.

Η ομάδα του Πανεπιστημίου Πατρών UPSat επικοινώνησε με τον νανο-δορυφόρο και έχει λάβει τα πρώτα σήματα, γεγονός που καθιστά την αποστολή επιτυχημένη!

Ιστορία της ομάδας UPSat

Η ομάδα UPSat δημιουργήθηκε το καλοκαίρι του 2008 από υποψήφιους διδάκτορες και προπτυχιακούς φοιτητές του Εργαστηρίου Τεχνικής Μηχανικής & Ταλαντώσεων (Τμήμα Μηχανολόγων & Αεροναυπηγών Μηχανικών, Πανεπιστήμιο Πατρών) υπό την καθοδήγηση του Καθηγητή Βασίλη ΚΩΣΤΟΠΟΥΛΟΥ, Διευθυντή του Εργαστηρίου Τεχνικής Μηχανικής και Ταλαντώσεων του Τμήματος Μηχανολόγων & Αεροναυπηγών Μηχανικών του Πανεπιστημίου Πατρών.

Έχοντας ως στόχο το σχεδιασμό, την κατασκευή και την πλήρη δοκιμή ενός ελληνικής κατασκευής νανο-δορυφόρου, η αρχική ομάδα επεκτάθηκε, προκειμένου να καλύψει όλες τις απαιτήσεις του εγχειρήματος, και σε αυτή συμπεριελήφθησαν 3 Εργαστήρια του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών & Τεχνολογίας Υπολογιστών του Πανεπιστημίου Πατρών: το Εργαστήριο Ρομποτικής και Αυτοματισμού υπό τον καθηγητή Αντώνη ΤΖΕ, το Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας υπό τον καθηγητή Μανώλη ΤΑΤΑΚΗ και το Εργαστήριο Εφαρμοσμένων Ηλεκτρονικών υπό τον καθηγητή Γρηγόρη ΚΑΛΥΒΑ.

Όταν την άνοιξη του 2012 δημοσιεύτηκε η πρόσκληση για τη συμμετοχή στο πρόγραμμα QB50, η ομάδα προετοίμασε και υπέβαλε την πρόταση του UPSat που επελέγη ανάμεσα σε 84 προτάσεις που υπεβλήθησαν.

Από τη στιγμή που ενεκρίθη η πρόταση της ομάδας για συμμετοχή στο Ευρωπαϊκό πρόγραμμα QB50 (το φθινόπωρο του 2012), ξεκίνησε ο σχεδιασμός και η κατασκευή των πρωτοτύπων υποσυστημάτων του νανο-δορυφόρου από την ομάδα του Πανεπιστημίου Πατρών. Η ομάδα του UPSat πέρασε με επιτυχία το Preliminary Design Review (PDR), το Critical Design Review (CDR) και Test Readiness Review (TRR) για τα υποσυστήματα.

Στις αρχές του 2016 η ομάδα του UPSat βρέθηκε σε δύσκολη θέση, διότι 2 βασικοί συνεργάτες έφυγαν από την ομάδα αποδεχόμενοι πρόταση για εργασία εκτός Ελλάδος. Στην φάση αυτή αναζητήθηκε συνεργάτης που να μπορεί να υποστηρίξει την ομάδα κυρίως στο κομμάτι της ολοκληρωμένης συνεργασίας και της επικοινωνίας των ηλεκτρονικών συστημάτων και του ελέγχου του νανοδορυφόρου.

Επελέγη ο μη-κερδοσκοπικός οργανισμός Libre Space με τον οποίο μοιραζόμαστε την ίδια αντίληψη για την ανοιχτή πρόσβαση στη γνώση που δημιουργείται από την ανάπτυξη και την κατασκευή του UPSat. H συνεισφορά του Libre Space στην επιτυχή ολοκλήρωση της προσπάθειας ήταν σημαντική. Το πρώτο εξάμηνο του 2016, με τη συνεργασία της ομάδας του Πανεπιστημίου Πατρών με τον Libre Space ολοκληρώθηκε η κατασκευή του UPSat και έγιναν με επιτυχία όλες οι απαραίτητες δοκιμές του στην Ελλάδα (Ελληνική Αεροπορική Βιομηχανία και Πανεπιστήμιο Πατρών).

Ο UPSat παραδόθηκε με επιτυχία στην ISISpace-Innovative Solutions In Space, στην Ολλανδία τον Αύγουστο του 2016.

Ο UPSat αποτέλεσε την πλατφόρμα εκπαίδευσης πολλών προπτυχιακών και μεταπτυχιακών φοιτητών στις τεχνολογίες του διαστήματος. Στο πλαίσιο αυτού του εγχειρήματος εκπονήθηκαν περισσότερες από 30 διπλωματικές και σπουδαστικές εργασίες και 2 διδακτορικές διατριβές, ενώ οργανώθηκαν από τα μέλη της ομάδας 3 εκπαιδευτικά σεμινάρια για τις τεχνολογίες του διαστήματος.

Η αποστολή QB50 (FP7-EU project)

Η αποστολή QB50 αποτελεί το αντικείμενο ενός ερευνητικού έργου της Ευρωπαϊκής Ένωσης (FP 7 Space) με συντονιστή το Von Karman Institute (Belgium). Προβλέπει την κατασκευή, τον εξοπλισμό με κατάλληλα μετρητικά συστήματα, την εκτόξευση και την επιχειρησιακή λειτουργία ενός συγκροτήματος 50 νανοδορυφόρων διαστάσεων 10x10x20 cm3 (Double-Unit CubeSat) που θα χρησιμοποιηθούν για τη συλλογή δεδομένων και τη μελέτη της κατώτερης θερμόσφαιρας (200-380 km από την επιφάνεια της γης).

Τα υποσυστήματα

Όλα τα υποσυστήματα του νανοδορυφόρου UPSat σχεδιάστηκαν από την αρχή, κατασκευάστηκαν στην Ελλάδα και προγραμματίστηκαν από τα μέλη της ομάδας (φοιτητές και νέοι μηχανικοί) εκπληρώνοντας όλες τις προδιαγραφές και τις απαιτήσεις της αποστολής QB50. Η χρήση έτοιμων (Commercial Off The Self) υποσυστημάτων περιορίστηκε στο ελάχιστο και έγινε αγορά μόνο όπου ήταν απαραίτητο (φωτοβολταϊκά πάνελ, GPS και κάμερα).

Οι δοκιμές

Το Vibration Campaign (προσομοίωση των συνθηκών εκτόξευσης) πραγματοποιήθηκε στις εγκαταστάσεις της Ελληνικής Αεροδιαστημικής Βιομηχανίας (ΕΑΒ – http://www.haicorp.com/el/ (link is external)) και για τις ανάγκες των τεστ σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε μια ενδιάμεση δομή (Test-POD) για την κατάλληλη προσάρτηση του CubeSat στη βάση ταλάντωσης. Τα απαιτούμενα τεστ Ιδιοσυχνοτήτων (Resonance), Τυχαίας και Ημιτονοειδούς ταλάντωσης (Sine and Random Vibration) και Ψευδο-στατικής φόρτισης (Quasi-Static) ολοκληρώθηκαν με επιτυχία στα τέλη Ιουνίου 2016.

Συνέχεια είχε το T-VAC campaign (προσομοίωση των συνθηκών λειτουργίας) που πραγματοποιήθηκε στις εγκαταστάσεις του Εργαστηρίου Τεχνικής Μηχανικής και Ταλαντώσεων, του Τμήματος Μηχανολόγων & Αεροναυπηγών Μηχανικών, σε θάλαμο κενού ψύξης – θέρμανσης, που σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε στο Εργαστήριο. Οι θερμικές δοκιμές ολοκληρώθηκαν επιτυχώς στα μέσα Ιουλίου 2016.

Τέλος, ο UPSat πέρασε με επιτυχία όλα τα απαραίτητα Functional Tests, κατά τα οποία επιβεβαιώθηκε η σωστή λειτουργία όλων των εσωτερικών υποσυστημάτων καθώς και του Science Unit και έκλεισε με επιτυχία την φάση Flight Readiness Review και θεωρήθηκε έτοιμος για παράδοση.

Η παράδοση και η εκτόξευση

Το πρώτο σημαντικό βήμα για την εκτόξευση του UPSat έλαβε χώρα την 18η Αυγούστου 2016 στο Delft της Ολλανδίας με την επιτυχή παράδοση του UPSat στην εταιρεία Innovative Solutions In Space (ISISpace). Η παράδοση του UPSat ήταν η πρώτη ολοκληρωμένη και χωρις κανένα πρόβλημα παράδοση που έγινε στην ISISpace, στο πλαίσιο του προγράμματος QB50. Δύο μέλη τις ομάδας, σε συνεργασία με το Ινστιτούτο Von Karman και τους μηχανικούς της ISISpace ολοκλήρωσαν με επιτυχία όλες τις διαδικασίες ελέγχου και παράδοσης, προκειμένου να επιτρέψουν την ενσωμάτωση του UPSat στο σύστημα εκτόξευσης της NanoRacks.

Η ενσωμάτωση αυτή πραγματοποιήθηκε στις 22 Νοεμβρίου 2016 και όλοι οι νανοδορυφόροι μεταφέρθηκαν στις εγκαταστάσεις τις NanoRacks στην Αμερική και έπειτα στο NASA’s Kennedy Space Center, όπου στις 14 Φλεβάρη 2017 έγινε η τελική πλέον ενσωμάτωση στο Cygnus cargo module και τέλος στον πύραυλο εκτόξευσης ATLAS V.

Η εκτόξευση της αποστολής ΟΑ-7 (Orbital ATK’s seventh commercial resupply services mission) πραγματοποιήθηκε στις 18 Απριλίου 2017 από το ακρωτήριο Canaveral, ενώ η προσάρτηση του Cygnus Cargo module στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό (ISS) αναμένεται στις 22 Απριλίου. Οι νανοδορυφόροι, θα μπουν σε τροχιά λίγες στις αρχές Μαΐου 2017 (8 ή 15 Μαΐου) .

Η φιλοσοφία open source

Ο νανοδορυφόρος UPSat πέραν της πρωτιάς που κατέχει ως ο πρώτος Ελληνικός Νανοδορυφόρος, ‘ελληνικής κατασκευής’ (σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε εξολοκλήρου στην Ελλάδα από Έλληνες φοιτητές και μηχανικούς) είναι και ο πρώτος open-source δορυφόρος, ανεξαρτήτου μεγέθους. Όλα τα σχέδια για τα υποσυστήματα του UPSat, καθώς και ο κώδικας επικοινωνίας των υποσυστημάτων είναι ανοικτά και ελεύθερα για χρήση σε κάθε ενδιαφερόμενο (όλες οι πληροφορίες βρίσκονται στην ιστοσελίδα της ομάδας www.upsat.gr (link is external)). Μέσω της ελεύθερης διάδοσης της γνώσης, πλέον η επιτυχής ολοκλήρωση του UPSat δημιουργεί ένα ολόκληρο θετικό οικοσύστημα γύρω του και χιλιάδες άνθρωποι μπορούν να το πληροφορηθούν και άμεσα να έχουν πρόσβαση στη γνώση που έχει παραχθεί, μπορούν τη γνώση αυτή να τη χρησιμοποιήσουν σε δικές τους κατασκευές και βέβαια να την εμπλουτίσουν και να προσθέσουν τη δική τους συμβολή.