Integration of a Camera in the Femtosatellite Design Cycle and Assessment

Abstract

A femtosatellite has a mass between 10 and 100 grams. Current satellites are based on boxes owned by different manufacturers. The consequence of this architecture is an increment of mass due to structures, wiring and connectors. In this work we propose to follow the well known "Thinking outside the box" where in our case it will mean to design the whole satellite in a single PCB board. Nevertheless, payloads are boxes; the client covers the payload sensor inside a box; in contrast we propose to integrate the payload in the satellite design cycle. Of course some design rules must be followed by the client: Payload architecture is based on the Surface Mounted Device (SMD) technology and the growing nanotechnology in form of Micro-Electro-Mechanical Systems (MEMS). This final bachelor work (TFC) will put to the test this concept of "Payload integration in the femtosatellite design cycle". A SMD camera will be used in a Disaster Management (DM) mission like the Sri Lanka tsunami impact in 2004. The satellite will take pictures and send it back directly to the cell phone First Responders (FR) until the help is established. At the same time, a ground station programmed in the femtosatellite before launch will receive the pictures in order to assess the picture quality of the sensor. A series of simulations and studies will be performed like: Trajectory propagation simulation, Thermal study, Radiation assessment, Satellites/Space Debris/Asteroids collision risk assessment, Sensor coverage schedule study, Battery power management study and On-board sensor data assessment.

Un femto-satélite tiene una masa de entre 10 y 100 gramos. Los satélites comunes se basan en cajas de diferentes fabricantes. La consecuencia de esta arquitectura es un incremento de la masa debido a las estructuras, cableado y conectores. En este trabajo proponemos seguir lo conocido como "Thinking outside the box", un planteamiento diferente que se refiere a diseñar el satélite completo en una única placa PCB. Pero al final, la carga de pago es una caja; el cliente protege el sensor con una caja; en contraste, nosotros proponemos integrar la carga de pago en el ciclo de diseño del satélite. Por supuesto el cliente debe seguir una serie de reglas: la arquitectura de la carga se basa en tecnología Surface Mounted Device (SMD) y la creciente nanotecnología en forma de Micro-Electro-Mechanical Systems (MEMS). Este trabajo de final de carrera (TFC) pondrá a prueba este concepto de "Integración de la carga en el ciclo de diseño de un femto-satélite". Una cámara del tipo SMD será usada en una misión de Gestión de Catástrofes (DM) como el impacto del tsunami en Sri Lanka en el 2004. El satélite tomará fotografías y las enviará directamente a los teléfonos móviles de los First Responders (FR) mientras se establece la ayuda. Al mismo tiempo, una estación de tierra programada en el femto-satélite antes del lanzamiento recibirá las imágenes con tal de valorar la calidad de las imágenes del sensor. Se realizarán una serie de simulaciones como: simulación de la propagación de la trayectoria, estudio térmico, valoración de la radiación, valoración del riesgo de colisión con Satélites/Basura espacial/Asteroides, estudio de la cobertura del sensor, estudio de la gestión de la batería y valoración de los datos del sensor.