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FASat-Alfa, el primer satélite chileno:
Descripción de la misión

Introducción

El satélite FASat-Alfa será el primer satélite chileno en órbita y está siendo construido bajo un programa de transferencia tecnológica entre la Fuerza Aérea de Chile y la empresa británica Surrey Satellite Technology Ltd (SSTL).

El objetivo primario del programa es obtener para Chile la experiencia científica y tecnológica básica necesaria para continuar hacia pasos más avanzados.

El propósito a alcanzar con la misión del FASat-Alfa es crear un grupo de ingenieros con una experiencia aeroespacial, tener el primer satélite chileno en órbita, e instalar y operar la Estación de Control de Misión ECM-Santiago en Chile.

El satélite FASat-Alfa

El FASat-Alfa es un llamado microsatélite de 50 kilogramos basado en la estructura modular desarrollada por SSTL en diez misiones anteriores. El satélite definido está siendo construido actualmente por un grupo combinando de ingenieros de la Fuerza Aérea de Chile y de SSTL. El satélite FASat-Alfa será lanzado al espacio en Julio de 1995 como carga secundaria en un cohete Ciclón fabricado por la Oficina de Diseño Yuzhnoye, de Ucrania, desde el Cosmódromo de Plesetsk, ubicado en Rusia. El FASat-Alfa será colocado en una órbita circular de 650 kilómetros de altura y a 82.5° de inclinación.

Sistemas de la plataforma FASat-Alfa

La plataforma del FASat-Alfa es un paralelepípedo de 60 cms de alto por una base cuadrada de 35 cms. Los paneles solares de Arsionuro de Galio producen un máximo de 21 watts de potencia utilizable para todos los sistemas y cargas útiles.

La plataforma contiene los siguientes sistemas básicos que permiten la operación del satélite:

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Baterías y sistema de distribución de potencia.

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Sistema de Radiofrecuencia que permite la transmisión o Downlink en UHF, y la recepción o Uplink en VHF.

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Sistema de manejo de data a bordo, que con sus computadores OBC186 y OBC386, y el sistema de telemetría y telecomandos, permite una operación automática, considerando que la mayor parte de la órbita está fuera del alcance de la Estación de Control.

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Sistema de Determinación y Control de Actitud y Seguridad, que es el encargado de controlar la actitud del satélite, y de los elementos pirotécnicos en la etapa del lanzamiento.

Cargas útiles experimentales

Las cargas útiles experimentales a bordo del FASat-Alfa son las siguientes:

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(SSDRE)

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Experimento Educacional (EdEx)

Experimento de Monitoreo de la Capa de Ozono (OLME)

Este experimento está basado en la medición de la intensidad de la radiación solar ultravioleta dispersada por la atmósfera, en una banda estrecha de longitudes de onda cercanas a 300 nanometros. Se ha demostrado que sometiendo estas mediciones a un procesamiento adecuado es posible determinar la cantidad total del ozono en un amplio sector geográfico, a altitudes sobre los 25 kilómetros. Este rango de altitudes es de especial interés científico por cuanto en él ocurre la máxima razón de mezcla del ozono (35 km.) y además se espera en esa zona (40 km.) el mayor impacto adverso sobre la disminución de la capa.

El experimento constará de dos instrumentos que registrarán aspectos relativos al ozono atmosférico:

   a.- Las cámaras de ozono, utilizarán un diseño estándar de cámaras CCD con un lente de campo amplio y con elementos CCD especiales para las frecuencias que se desea analizar.

   b.- Los Fotodiodos Ultravioleta, conectados al sistema de telemetría del satélite, que permitirán monitorear la capa de ozono sobre un período de tiempo.

Para procesar la información está contemplado investigar, desarrollar y programar computacionalmente diversos modelos físico-matemáticos que describen la distribución de ozono y la intensidad de la radiación ultravioleta dispersada en la atmósfera. El experimento pretende demostrar que con un equipamiento económico, pequeño y muy liviano, pero con un alto grado de procesamiento computacional a bordo de un microsatélite, es posible contribuir en forma significativa al estudio del fenómeno del ozono. Los datos obtenidos por este equipamiento serán correlacionados con la información proporcionada por la Red Radiométrica Ultravioleta que opera actualmente la Dirección Meteorológica de Chile.

Experimento de Transferencia de Data (DTE)

Este experimento consiste primariamente en contar con una capacidad de transferencia de data desde y hacia el satélite en el modo “guardar-y-entregar” (store-and-forward), ya que por las características de la órbita polar del FASat-Alfa estará visible para un observador terrestre entre 10 y 15 minutos por pasada, y dependiendo de la latitud pasará entre 4 y 6 veces al día por ese mismo punto.

El experimento DTE constará de dos segmentos:

a.- Segmento Espacial, a bordo del satélite FASat-Alfa, que consistirá en dos receptores redundantes, un módulo de Procesamiento Digital de las Señales (DSP), y un arreglo especial de antenas.

b.- Segmento Terrestre, que se definirá de acuerdo al experimento específico de transmisión de data que se desee realizar. Los segmentos terrestres del experimento DTE considerados desarrollar en etapas posteriores son:

·        Transferencia de mensajes entre dos estaciones terrestres.

·        Recolección de data de estaciones terrestres automáticas y transmisión a una estación terrestres.

·        Transferencia de data de telemetría desde el satélite a receptores terrestres.

Sistema de Imágenes Terrestres (EIS)

Este experimento está basado en dos cámaras visibles, una de campo amplio y otra de campo angosto ambas colimadas en la misma dirección.

La cámara de campo amplio tendrá una resolución de alrededor de 1500 km., similar a la de las cámaras del experimento de monitoreo de la capa de ozono OLME con el fin de dar la imagen de posición al citado experimento, y la de campo angosto una resolución de alrededor de 150 metros.

Ambas cámaras estarán ubicadas en la Plataforma de Observación Terrestre. La fotografía de campo amplio permite en general determinar el área en la que fue tomada la fotografía. Como la fotografía de campo angosto está colimada en la misma dirección, se puede determinar con mayor precisión la zona de la Tierra que fue fotografiada.

Una vez tomadas las imágenes, éstas se transmiten a la Estación de Control de Misión ECM-Santiago, donde se determina si las imágenes tienen la claridad y detalle suficientes para el propósito que se requiere. Una vez recibidas las imágenes en ECM-Santiago se entregarán al investigador quien a su vez realizará el trabajo de procesamiento computacional de las imágenes.

Experimento de navegación con el Global Positioning System (GPS)

Este experimento permitirá determinar la posición del satélite en el espacio, utilizando la constelación de satélites GPS. Esta capacidad permitirá una cierta autonomía con respecto a la determinación de los parámetros orbitales que actualmente se obtienen de la información proporcionada por el Comando Espacial de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos.

El experimento consta de un receptor especial para uso en el espacio que en conjunto con un software permitirá determinar la posición del satélite.

Unidad Experimental de Almacenamiento de Data en Estado Sólido (SSDRE)

Este experimento es una unidad de almacenamiento de 2 Gigabits o 256 Megabytes de data, basada en una tecnología aún no disponible comercialmente de memorias RAM, proporcionada sin costo por la empresa Lockheed-Sanders de Estados Unidos, bajo un programa de colaboración con la Fuerza Aérea de Chile.

Cada sistema del FASat-Alfa podrá accesar y utilizar ésta memoria a través de la red de área local CAN. El mayor beneficio se logrará en los experimentos de Monitoreo de la Capa de Ozono (OLME) y de Imágenes Terrestres (EIS), ya que se podrán almacenar más de 600 imágenes de una sola vez.

Experimento Educacional

Este experimento que en sí no es una carga física separada, tiene como objetivo primario involucrar a los colegios de todo Chile en comunicarse con el satélite FASat-Alfa. El experimento educacional utilizará el experimento de transferencia de data DTE para, a través de procesamiento digital con el DSP, producir una telemetría que pueda ser recibida por receptores terrestres de bajo costo y un computador personal.

Asimismo el DSP puede producir voz digitalizada que pueda ser recibida por simples receptores.

El experimento será de-sarrollado programando uno o dos días al mes durante el año escolar en Chile, para que esos días se realice la transmisión para los colegios. Este aspecto es esencial para que este experimento no interfiera a los otros.

El beneficio para el curriculum de los estudiantes es que ellos deberán desarrollar por lo menos la siguientes actividades:

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Traqueo del satélite FASat-Alfa, con el consiguiente estudio básico de mecánica orbital.

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Estudio de comunicaciones con el satélite.

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Análisis de la telemetría del satélite FASat-Alfa, espe-cialmente la relativa a parámetros eléctricos y termodinámicos

Estación de Control de Misión, ECM-Santiago

Es la encargada de controlar todos los aspectos relativos a la operación del satélite FASat-Alfa durante las fases de Lanzamiento, de Comisionamiento y Operacional.

·           Permite el control de todas las actividades propias de la plataforma.

·           Permite el control de todos los experimentos del satélite

·           Será la única estación con capacidad para controlar satélites en Chile

La estación estará ubicada en el edificio del Comando Logístico en la Base Aérea Los Cerrillos y su instalación se efectuó en Febrero de 1995.

Las coordenadas de la estación son:

Latitud                33° 29’ 22”

Longitud             70° 42’ 04”

Elevación            528 metros.

 La Estación de Control de Misión ECM-Santiago, es la encargada de comandar y controlar al satélite FASat-Alfa utilizando los controladores terrestres. Las actividades que puede realizar la ECM-Santiago con el satélite FASat-Alfa son:

·        Comandar el satélite ya sea por canales de comando directo, o por comandos vía el computador abordo del satélite (OBC).

·        Recolectar y archivar la data de telemetría

·        Interactuar con el sistema de comunicaciones guardar-y-entregar.

·        Recolectar y archivar la data de mantención del satélite.

·        Recolectar y guardar la data generada por los distintos experimentos abordo del satélite.

 

 

Fernando Mujica Fernández

Comandante de Grupo (I)

MSc. Ingeniería Nuclear (M.I.T.)

Jefe del Proyecto FASat-Alfa

Dirección de Operaciones, División Espacial

Fuerza Aérea de Chile

 

 

 

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Última modificación: 01-Sep-2005.