CBL - Campus del Baix Llobregat

Projecte llegit

Títol: Anàlisi dels efectes de la radiació sobre electrònica embarcada a un femtosatèl·lit

Estudiants que han llegit aquest projecte:

Director/a: GUTIÉRREZ CABELLO, JORDI

Departament: FIS

Títol: Anàlisi dels efectes de la radiació sobre electrònica embarcada a un femtosatèl·lit

Data inici oferta: 20-03-2012     Data finalització oferta: 20-11-2012


Estudis d'assignació del projecte:
    Tipus: Individual
     
    Lloc de realització: EETAC
     
    Paraules clau:
    femtosatèl.lit, radiació ionitzant, space environment
     
    Descripció del contingut i pla d'activitats:

    Enviar un satèl·lit a l’espai és una missió d’alt cost. No obstant, actualment, s’estan
    construint satèl·lits de massa i mida molt més reduïda per abaratir els costos
    d’algunes missions espacials, sobretot, les que tenen caire científic i educatiu.
    Aquesta tesis es focalitza en l’estudi d’un dels components del femtosatèl·lit creat
    per l’EETAC, el microprocessador.
    Per poder dur a terme el requeriment de baix cost, aquets satèl·lits usen tecnologia
    COTS. Els punts positius d’aquesta tecnologia es que és més econòmica que la
    usada en satèl·lits comercials i és a l’abast de tothom. Per altra banda, els seu punt
    negatius es que no és una tecnologia òptima per operar en espai, ja que no està
    qualificada i per tant no sabem la seva fiabilitat en aquest ambient.
    Un cop presentat el problema existent amb la tecnologia COTS, l’objectiu d’aquesta
    tesis és assolir un cert nivell de qualificació espacial. La tecnologia COTS que està
    sotmesa a anàlisis és el microprocessador ATmega 168.
    Per poder qualificar el microprocessador, primerament s’analitzen les seves
    possibles aplicacions i futures missions. Després, es realitza un anàlisis de tota la
    problemàtica que comporten les diferents fases que experimenta el
    microprocessador: pre-llançament, llançament i operació en òrbita.
    Un cop analitzats tots els efectes que el microprocessador ha de suportar durant
    una missió, s’estudien els passos per a poder obtenir la qualificació espacial
    mitjançant els TRL, és a dir, quins TRA s’han de realitzar. A més a més, s’estudia
    també en quines fases perillarà més el seu rendiment i, finalment, es decideixen els
    tests corresponents per confirmar el seu funcionament durant la missió. Els tests
    escollits són: una prova de buit tèrmic i l’estudi de la radiació espacial simulant els
    cinturons de Van Allen, mitjançant els software FLUKA i SPENVIS. Per poder
    entendre el comportament del microprocessador en els tests, abans dels
    experiments i simulacions, es detalla teòricament els dos medi ambients escollits.
    Finalment, un cop realitzats els test, es confirmen els TRL que el microprocessador
    ha superat. Així doncs, el TRL 1 i TRL 2 queden superats, ja que durant el treball
    es realitza una primera idea de la missió i s’analitzen les possibles aplicacions. El
    TRL 3 també s’assoleix, ja que supera tots els test i simulacions proposats. No
    obstant, el TRL 4, degut a que incorpora integració amb altres components del
    femtosatèl·lit, queda fora del nostre abast.
     
    Overview (resum en anglès):

    Launching a satellite is a high cost mission. However, nowadays, low-mass and
    low-cost satellites are being developed to reduce mission costs, above all the
    scientific and educative ones. This thesis focuses on the study of one of the
    components of a femtosatellite designed and build at EETAC university. The
    component to be analyzed is the microprocessor.
    In order to meet the low cost requirements, those satellites must be built with COTS
    technology. The positive point of that technology is that it is affordable to anyone, in
    terms of economical aspects and readily availability. Nevertheless, it is not optimum
    to operate in the space environment, since it is not qualified and thus, its
    survivability is unknown.
    Once the existent problem of the COTS technology has been presented, the goal of
    this thesis is to achieve a certain space qualification level. The microprocessor
    Atmega 168 will be the analyzed COTS component.
    Future missions and potential applications are firstly analyzed in order to space-
    qualify the microprocessor. After that, the issues regarding to all the mission phases
    (pre-launch, launch, and orbit operations) are studied. This will help us to determine
    what are the harmful effects on the microprocessor.
    When all the effects that the microprocessor must deal with have been analyzed,
    the steps to obtain a certain space qualification are addressed. The basic
    procedures are defined by the corresponding TRA for each TRL. From TRA
    documentation, the proper tests and simulations are chosen within a realistic
    environment. The tests are a thermal vacuum laboratory experiment and a radiation
    exposure analysis, simulating the Van Allen belts, using the commercial software
    packages FLUKA and SPENVIS. Theoretical background to support the
    experiments and simulations are previously provided.
    Finally, after testing the microprocessor, the TRL level reached by it can be
    determined. Therefore, TRL 1 and TRL 2 are clearly achieved, since potential
    applications of the physical concept are developed. Given all that, we can conclude
    that the microprocessor has achieved TRL level 3. It passed all the tests and
    simulations conducted in this thesis. Nonetheless, TRL 4 is not achievable because
    Integration between satellite components must be tested. The integration of
    components is out of the scope of this thesis.

    © CBLTIC Campus del Baix Llobregat - UPC