Boekbespreking: Electronics for Space

27 maart 2019, 11:30
Boekbespreking: Electronics for Space
Boekbespreking: Electronics for Space
In de laatste decennia van de vorige eeuw was het zelf bouwen van elektronische apparaten vaak interessant, omdat er geen equivalenten te koop waren, of omdat die (veel) duurder waren dan thuis gebouwde apparatuur. Tegenwoordig is dat in veel gevallen, of bijna altijd, niet meer zo. Er zijn online allerlei modules en apparaten te koop voor een habbekrats. Maar één van de gebieden waar zelfbouwelektronica nog steeds interessant is, is bij het testen en meten. Een toepassing die uitsluitend daarop gericht is, is de ruimte-elektronica.

Een eigen satelliet bouwen?

Goed, zult u zeggen, maar waarom zou ik ruimte-elektronica gaan ontwikkelen? Omdat het kan! Er zijn niet veel mensen die dit weten, maar bij commerciële ruimtevluchten wordt vaak een klein beetje ruimte gereserveerd voor amateursatellieten. Er bestaan zelfs standaards voor de afmetingen van hobbysatellieten. Veel clubs van radioamateurs, maar ook groepen studenten werken aan het ontwikkelen van amateursatellieten, dus waarom zou u dat niet doen?

Lees er eerst eens een boek over

Het lastigste is, zoals zo vaak, om uit te vinden waar u moet beginnen. Het boek dat we hier bespreken geeft een introductie in het onderwerp door alle aspecten van het bouwen van elektronica voor ruimtetoepassingen, inclusief het lanceren en de communicatie met de satelliet te bespreken. Het boek vertelt u niet hoe u een satelliet moet bouwen, dat mag u zelf bedenken, maar het bespreekt de hindernissen die u zult moeten overwinnen en de dingen waar u rekening mee moet houden als u dat gaat doen. De procedures en protocollen worden besproken en er wordt wat verteld over de geschiedenis en andere interessante achtergrondinformatie.

De ruimte is een ruwe omgeving voor elektronica

Na een korte geschiedenis van het verkennen van de ruimte, wordt de ruwe omgeving waarin uw satelliet zal moeten overleven geschetst. Van de krachtige trillingen en schokken tijdens de lancering tot de heftige temperatuurvariaties, straling en micrometeorieten en ruimtepuin, elektronica in de ruimte moet tegen een stootje kunnen. Sommige van die gevaren kunnen de satelliet in één keer vernietigen, maar de effecten kunnen ook storingen veroorzaken, zoals componenten die vastlopen, bits die omvallen in digitale schakelingen, oververhitting enz. Het is dan ook geen wonder, dat er speciale, robuuste versies van standaardcomponenten bestaan voor zulke toepassingen.

 

hole in spacecraft
Micrometeorieten zijn gevaarlijk voor satellieten (bron: NASA/Wikipedia).

Het derde hoofdstuk gaat in op ruimtemissies en hoe die niet alleen invloed hebben op de omloopbaan van de satelliet maar op de manier van ontwerpen. Het vierde hoofdstuk beschrijft dan de typische subsystemen die nodig zijn in een satelliet om de missie uit te voeren. Natuurlijk is een boordcomputer nodig, en een communicatiemodule. Maar er moet ook een goede voeding zijn en niet te vergeten voorzieningen om de kostbare elektronica te koelen en/of te verwarmen. Ook kan een besturingsmodule nodig zijn, die de oriëntatie regelt, zodat de sensoren in de juiste richting blijven kijken en om te weten waar de satelliet zich bevindt.

Cubesat en Nanosatellieten

En dat moet allemaal passen in een Nano- of Picosatelliet. De meest gebruikelijke vormfactor is Cubesat 1U, een kubus van 10 x 10 x 10 cm, maar ook andere maten (2U, 3U, enz.) zijn mogelijk.
 
Als eenmaal bekend is, welke apparatuur er in de satelliet moet komen, is het tijd om hem te gaan bouwen. Hoofdstuk 5 bespreekt de materiaal- en componentkeuze en redundante ontwerptechnieken. Ook de risico’s van het gebruik van Commercial Off-The-Shelf (COTS) onderdelen in de ruimte komt aan de orde. Hoofdstuk 6 gaat dan dieper in op de classificatie en de test- en selectieprocedures voor componenten die geschikt zijn om de ruimte in te gaan. In hoofdstuk 9 komt dat opnieuw aan de orde met enkele praktische technieken voor het valideren van componenten.

 
1U Cubesat
Cubesat kit (1U) (bron: Wikipeadia)

Vergeet het grondstation niet

Het heeft niet veel zin om een satelliet de ruimte in te sturen, als je er niet mee kunt communiceren. Daar is een grondstation voor nodig en dat wordt beschreven in hoofdstuk 8. Naast een overzicht van de gebruikelijke organisatie van een grondstation, is er veel aandacht voor de communicatie tussen stations en besturingssystemen en tussen stations en satellieten. Omdat het tijdvenster waarbinnen communicatie met een satelliet mogelijk is, in veel gevallen beperkt is tot een paar minuten per dag (wanneer hij in het bereik van het grondstation is), is het belangrijk om heldere en goed gedefinieerde communicatieprotocollen te hebben. U wilt geen tijd verspillen omdat de communicatiepartners elkaar niet begrijpen en er is een goed mechanisme nodig om missende datapakketten te detecteren en opnieuw te verzenden.

Conclusie

Al met al is Electronics for Space een interessant boek om te lezen, zelfs als u niet van plan bent om een eigen ruimteverkenningsprogramma te beginnen. Het leert u niet om een satelliet te ontwerpen en te bouwen, maar het bevat een rijkdom aan nuttige en interessante informatie over elektronica in de ruimte en hoe ruimtemissies werken. Het boek zou nog mooier zijn geweest als de originele tekst van de auteur was gecorrigeerd door een redacteur met Engels als moedertaal en als de secties genummerd waren geweest en toegevoegd aan de inhoudsopgave, maar dat is mijn eigen perfectionistische opvatting.
 
Reacties worden ingeladen...
gerelateerde items