Les missions científiques des de l’espai es centren especialment en el coneixement de l’atmosfera, la biosfera, l’hidrosfera, la criosfera i l’interior de la terra. Les dades que ens aporten els instruments equipats en els satèl·lits ens ajuden a un millor coneixement de les interaccions entre aquests components i en especial l’impacte de l’activitat humana sobre els processos naturals de la Terra.
Un projecte espacial no és, en el fons, més que un projecte d’enginyeria. Hi ha projectes en altres camps tant o més complexes i/o costosos que qualsevol projecte espacial. Tanmateix, hi ha alguns factors que diferencien els projectes espacials dels projectes d’enginyeria habituals :
- L’accés a l’espai ha estat històricament lligat a interessos geoestratègics
- El cost mínim de les missions espacials és en general elevat i això fa que les agències i indústries que treballen en aquest sector hagin estat tradicionalment grans
- Al contrari que en altres projectes, el marge d’error és molt reduït: un cop llançat el satèl·lit no es pot realitzar manteniment, ni reparacions ni corregir problemes no previstos
- Les condicions a l’espai són molt dures: temperatures extremes, radiació elevada, buit, etc. Això imposa moltes restriccions a les tecnologies i equips usats
- Degut en part als factors anteriors, l’estandarització dels mòduls i sistemes a bord és més aviat escassa. Cada missió tendeix a ser “única”, amb un reaprofitament de components de missions anteriors sovint baix
Per concebre i portar a terme una missió espacial cal tenir en compte que el satèl·lit en si mateix no és més que un element en el sistema que s’està dissenyant, que inclou també l’estació de seguiment terrestre i el sistema de llançament. Tots aquests elements interactuen entre ells i imposen condicionants al disseny global final que s’han de tenir en compte per arribar a un disseny òptim.
Practica
Els satèl·lits artificials que orbiten la Terra no necessiten una font d’energia per mantenir la seva òrbita. Per tal de dur a terme les funcionalitats previstes, però, disposen d’un equipament específic. L’energia que alimenta l’equipament electrònic prové dels panells solars que incorpora. Quan aquests panells reben llum directa del Sol, apart de garantir el funcionament de l’equipament, s’usen per recarregar les bateries del satèl·lit. D’aquesta forma, quan el satèl·lit es troba dins la zona d’ombra que projecta la Terra, pot continuar funcionant gràcies a l’energia emmagatzemada a les bateries.
D’acord amb les funcionalitats previstes per al satèl·lit, s’han de preveure centres de despesa energètica determinats. Per exemple,
- Càmeres de captura d’imatges en l’espectre visible
- Càmeres de captura d’imatges en l’espectre infraroig
- Sistemes de radar
- Equips de transferència de dades recollides amb l’estació de seguiment ubicada a la Terra
Si el satèl·lit s’encarrega de capturar imatges (o de recollir qualsevol altre tipus d’informació), ha de desar-les en dispositius d’emmagatzematge (discs durs, d’estat sòlid …) d’una capacitat determinada. Quan el satèl·lit es troba prop del zènit d’una estació de seguiment, li transfereix la informació recollida. D’aquesta forma, allibera espai d’emmagatzematge que tindrà disponible fins que torni a passar pel zènit de l’estació. La freqüència de pas del satèl·lit pel zènit de l’estació dependrà de les característiques de la seva òrbita.
La viabilitat i l’autonomia d’un satèl·lit, per tant, ha de tenir en compte aquests 2 factors : energia i emmagatzematge. En funció de l’òrbita cal determinar la superfície de captació dels panells solars i la capacitat d’emmagatzematge necessaris.
Amb aquest simulador podeu dissenyar una missió a realitzar des d’un satèl·lit configurant la seva òrbita i l’equipament que necessita en funció de l’objectiu de la missió.
Cal que tingueu present la previsió de la despesa energètica i d’emmagatzematge de dades del satèl·lit d’acord a l’equipament que incorpora.
Al simulador trobareu una estació indicada amb un punt vermell i la seva zona de recollida de dades i una zona, de color marró, que representa la superfície de la Terra a observar.
Aplica
Objectiu del taller: Realitzar un estudi de missió d’un únic satèl·lit d’observació a La Terra.
Composició: El taller estaria compost per quatre fases o blocs de treball.
- Descripció de la missió: un objectiu és assignat als estudiants (per exemple, observar l’evolució del gel en els pols). Aquest bloc permet explicar i entendre les diferents aplicacions que existeixen en el món d’observació. També els hi ajuda a tenir clar què han d’aconseguir i per a què estan desenvolupant la missió.
- Estudi d’òrbita: Els estudiants poden experimentar amb diferents paràmetres de l’orbita com aquests impacta en la trajectòria del satèl·lit. Així doncs, poden veure i decidir quina és la millor òrbita per l’objectiu assignat (això es podria fer amb la vostra plataforma del Geogebra).
- Selecció de l’instrument i la plataforma: Un conjunt d’instruments és presentat als estudiants, i aquests han de prendre la decisió de quins serien els adequats per la seva missió. Cada instrument es caracteritza per tenir unes propietats de sensing, però també un data rate, un consum i un pes. Amb això els estudiants hauran de decidir quina és la millor plataforma (d’un conjunt que li donaríem), de cara a poder tenir l’instrument o els instruments funcionant.
- Anàlisis de viabilitat: Finalment, un cop la trajectòria està definida i el disseny (a alt nivell) del satèl·lit està fet, s’ha de fer l’anàlisi per veure si pot sobreviure. En aquest cas, l’idea és simular la trajectòria i veure com la memòria i l’estat de la càrrega (bateria) del satèl·lit es manté correctament. Si es veu que no és el cas, haurien de ser capaços de tornar un pas enrere i mirar de veure com solventar-ho (menys instruments, o més plataforma).
Si hi ha prou temps per completar aquestes tasques, es poden incloure altres fases, com per exemple el de la re-entrada.
Amb aquest simulador podeu dissenyar una missió a realitzar des d’un satèl·lit configurant la seva orbita i l’equipament que necessita en funció de l’objectiu de la missió.
Cal que tingueu present la previsió de la despesa energètica i d’emmagatzematge de dades del satèl·lit d’acord amb l’equipament que incorpora.
Al simulador trobareu una estació indicada amb un punt vermell i la seva zona de recollida de dades i una zona, de color marró, que representa la superfície de la Terra a observar.
