blockschema med text


En Quadsat kan till exempel vara uppbyggd med fyra kortlådor. Låda 2 rymmer det centrala navigationssystemet, batterierna och det centrala kraftsystemet. Låda 1 rymmer kommunikationslänkar och är ansluten till antennerna, medan lådorna 3 och 4 är kundspecifika. Låda 3 innehåller en lettisk ais-mottagare som kan ”höra” alla fartyg jorden runt. Låda 4 innehåller ÅAC:s egna experiment, där RTU Lite-modulen är lådans centralprocessor med rymd-Linux. Den lilla kameran i ena hörnet är till för att filma själva separationen från bärraketen. (Schemat är inte fullständigt.)

Felsäker kraftförsörjning
Kraften kommer från fyra paneler med solceller i galliumarsenid som lämnar cirka 22 wattimmar per varv runt jorden. Solcellerna laddar något så unikt som ett 16,5 volts 72 wattimmars järnfosfatbatteri, som är väldigt tåligt och dessutom lätt att parallellkoppla. För att hantera strömförbrukarna ombord finns flera huvudströmfördelare (mpdu) som får sin spänning direkt från batteriet. De kan i sin tur leverera spänning till de distribuerade strömfördelarna (dpcu) som genom dc/dc-omvandlare gör om den till 5 volt för spa-bussen. I andra änden sitter rtu:erna och tar emot spänningen och databussen och kommunicerar med kundinstrumentet.

Satelliten sätts samman av kortlådor i flygaluminium, som staplas på varandra och skruvas ihop med genomgående bult. Lådorna mäter 257 x 257 millimeter och har standardhöjder som räknas i Quadsat units om 25 millimeter: 2 Quadsat units är 50 millimeter och så vidare.

Databussar och kraft kopplas in med kablage på utsidan. Det är flexiblare än att dra kablaget inuti stapeln och betydligt enklare att felsöka.

BGA

Ball grid array i kisel med cirka 500 anslutningar
, ett botemedel mot trängseln i rymdtillämpningar, med mycket hög tillförlitlighet.


mikro RTU

Mikro-rtu. Det 30 x 70 mm stora kretskort, här i naturlig storlek, kan agera spa-gränssnitt med både I2C, usb och centraldator i en kortlåda. All logik, inklusive processor finns i den stora asic:en i mitten. Kretsen till höger är ett minne på 64 megabyte.

Cubesat är inte Quadsat
Givetvis finns andra nanosatellitprinciper som konkurrerar med Quadsat, kanske främst Cubesat. Normalt brukar man fylla en Cubesat med specialhårdvara för ett uppdrag och koppla ihop allting inuti lådan, medan Quadsat kan sättas samman av flera oberoende instrument, bara de är spa-kompatibla. Och är de inte kompatibla kan de lätt bli det, genom att kopplas till en av ÅAC:s rtu-produkter.

För flygningar nära jorden duger vanligt glasfiberkretskort bra, men när kraven blir högre eller man får mer ont om utrymme, måste man bonda eller löda kiselchipar direkt på ett keramiskt substrat. Tillsammans med den svenska halvledarfabrikanten Silex har ÅAC utvecklat en bga-krets (en så kallad interposer) där bollarna på undersidan sitter direkt på kislet, helt utan förpackning.


kollage

Extrema stötar
Det går inte att skicka ut vilka apparater som helst i rymden. Helt bortsett från att konstruktionen ska tåla stötar och vibrationer på över 40 g vid uppskjutningen och frigöringen så utgör vakuum en speciell begränsning eftersom komponenter med gas inuti kan explodera. Metaller släpper ut metallatomer i vakuumet. Det gäller särskilt guldkontakter, som innehåller en del kadmium också, och det sätter sig på alla kameralinser och kan göra satelliten blind.

Men än värre är det med den kosmiska strålningen, högenergetiska partiklar av alla sorter som slår tvärs igenom satelliten och orsakar olika typer av fel. En elektronisk krets som träffas av en tillräckligt energetisk partikel drabbas i det mildaste fallet av en bitflip, då en bit i minnet byter från ett till noll eller tvärtom, en så kallad single event upset (seu). Det orsakar brus i mätvärden eller får processorn att krascha. Om energin är högre kan enheten bli kortsluten och börja dra mycket ström, en så kallad single event latch-up (sel). Båda dessa händelser måste detekteras och hanteras, främst genom att alltid ha tre parallella kretsar och rösta fram ett slutresultat. I värsta fall får man starta om.

Spise


Med utvecklingssystemet Spise kan spa-bussen sträckas ut på ett transparent sätt över internet, så att en kund kan utveckla sitt kort hemmavid och ändå ha det anslutet till ÅAC:s moduler i Uppsala.

nano rtu:n

Nano-rtu:n är också gränssnitt mot spa-bussen. Kretskortet är bara 32 x 32 millimeter.