Magneettikeloihin perustuva asennonsäätöjärjestelmä kehitetty avaamaan sähköpurjelieka

Ilmatieteen laitoksen sähköpurjeen ensimmäisiin kiertoratakokeisiin kehitettiin opiskelijatyönä nanosatelliitteihin soveltuva asennonsäätöjärjestelmä. Tulokset kiertoradalta osoittavat, että magneettikeloihin perustuva järjestelmä toimii ja kykenee täyttämään sähköpurjekokeen sille asettamat vaatimukset.

Ilmatieteen laitoksella keksitty sähköpurje on edennyt ensimmäisiin kiertoradalla suoritettaviin kokeisiin. Kokeita suoritetaan parhaillaan virolaisella ESTCube-1 -nanosatelliitilla. Vuonna 2015 ESTCube-1 saa suomalaista seuraa, kun Aalto-yliopiston Aalto-1 -nanosatelliitti laukaistaan kiertoradalle mukanaan toinen sähköpurjekoelaitteisto. Koska sähköpurjelieka tulee avata keskipakovoimaa hyödyntäen, on tämä huomioitava tarkoin satelliitin asennonsäätöjärjestelmän vaatimuksia laadittaessa.

Nanosatelliittien kohdalla lisähaasteen asettaa satelliitin pieni koko. ESTCube-1 -satelliitin asennonsäätö perustuu kolmeen ortogonaaliseen magneettikelaan, joiden sähkövirtaa sopivasti säätämällä voidaan tuottaa halutun suuntainen ja suuruinen magneettinen dipolimomentti. Dipolimomentin suunta valitaan siten, että sen vuorovaikutus geomagneettisen kentän kanssa kääntää satelliittia haluttuun suuntaan.

Satelliitin asennonmittaus perustuu Auringon suuntavektorin osoittaviin aurinkosensoreihin, geomagneettisen kentän suunnan mittaaviin magnetometreihin sekä pyörimisnopeuden aistiviin gyroskooppisiin sensoreihin. Satelliitin asennon määrittämiseksi sensorien keräämää dataa verrataan satelliitin muistissa oleviin malleihin, jotka yhdistävät informaatiota geomagneettisen kentän mallista sekä satelliitin sijainnista kiertoradalla. Algoritmit näihin laskelmiin on tuotettu opiskelijatyönä ja niitä on parannettu sitä mukaa kun satelliitin käyttäytymisestä on saatu uutta dataa.

ESTCube-1 -mission aikana kerätty data osoittaa, että asennonsäätöjärjestelmä täyttää sähköpurjeliekakokeen sille asettamat vaatimukset.

Lisätietoja:

Tutkija Jouni Envall, jouni.envall@fmi.fi

Slavinskis et al.: http://www.kirj.ee/public/proceedingsEnvall et al.: http://www.kirj.ee/public/proceedingsJanhunen et al.: http://www.kirj.ee/public/proceedings

ESTCube-erikoisnumero: http://www.kirj.ee/23802/ESTCube-satelliitti: http://www.facebook.com/estcubeSähköpurje: http://www.electric-sailing.fi