Il progetto di ricerca Fast (1998/99)

Fully Autonomous Star Tracker - Sensore stellare di assetto completamente autonomo

Il progetto di ricerca FAST è stato svolto in collaborazione con Technapoli, il consorzio che gestisce il Parco Scientifico e Tecnologico dell’Area Metropolitana di Napoli, all’interno del programma di "Promozione, Sviluppo, Riconversione e Qualità delle Piccole e Medie Industrie".

Questo programma ha inteso stimolare la collaborazione tra piccole e medie aziende e centri di ricerca, per la promozione di nuove iniziative imprenditoriali e per accrescere le competenze e la capacità di crescere delle aziende. Si è mirato ad incentivare, all’interno delle aziende, il ricorso allo sviluppo tecnologico con l’aiuto di centri di ricerca a tecnologia avanzata, cercando anche di dare vita a processi di riconversione industriale e di individuazione di prodotti competitivi da immettere sul mercato.

Una particolare attenzione all’interno del programma è stata prestata alle aziende del comparto aerospaziale, essendo questo un settore che basa la sua competitività sulla capacità di avanzare in acquisizione tecnologica per competere con realtà in continua evoluzione.

In questo ambito CO.RI.S.T.A. ha svolto il suo progetto di identificazione di un prodotto tecnologicamente avanzato, ma nello stesso tempo dotato di caratteristiche tali da renderlo competitivo sul mercato. Partendo da queste basi CO.RI.S.T.A. ha realizzato un prototipo di cui è stata testata la fattibilità sia tecnica che economica, individuando le conoscenze tecnologiche da trasferire alle PMI.

Il prodotto individuato è stato un sensore di assetto basato sull’osservazione delle stelle, che, grazie alle sue caratteristiche, potesse essere montato a bordo di piccoli satelliti. Le peculiarità innovative di questo sensore sono state quelle di essere completamente autonomo nel funzionamento, per cui in grado di operare durante tutte le fasi di una tipica missione spaziale, e di essere capace di fornire tutte le informazioni necessarie per il sistema di controllo di assetto, al punto da poter essere l’unico sensore di assetto a bordo. Nella sua progettazione, infine, sono stati adottati tutti gli accorgimenti utili a realizzare un prodotto capace di alte prestazioni ma con un costo controllato, per consentirne una facile ingegnerizzazione.

 

I sensori stellari di assetto

I momenti di disturbo cui un satellite è soggetto comportano una variazione nel suo assetto. In generale l’assetto del satellite dovrebbe corrispondere, entro una certa precisione, a quello che è l’assetto di progetto. Ogni satellite, pertanto,è dotato a bordo di un sistema che provvede a misurare l’assetto e modificarlo opportunamente.

I sensori stellari hanno avuto una grande evoluzione negli ultimi venti anni, si è passati così dai cosiddetti star trackers della seconda generazione a quelli della terza ed attuale generazione degli anni ’90. In conseguenza delle innovazioni tecnologiche apportate a questo tipo di sensori, essi sono in grado di fornire prestazioni decisamente superiori, come l’acquisizione di stelle di ridotta luminosità, una elaborazione molto veloce delle misure ed elevate frequenze di aggiornamento delle misure stesse. Inoltre, grazie allo sviluppo avuto dall’elettronica, sono disponibili ulteriori risorse computazionali per nuove funzioni.

Grazie a ciò sono stati realizzati o sono in fase di sviluppo diversi prototipi, anche se tutti i requisiti di cui si è parlato non sono stati ancora pienamente soddisfatti da un singolo sensore o, comunque, non sono stati validati dall’impiego nello spazio.

 

FAST (Fully Autonomous Star Tracker)

I criteri seguiti nel progetto di questo innovativo sensore stellare di assetto hanno mirato alla realizzazione di un moderno sistema per la misura dell’assetto di un satellite, capace di fornire in maniera affidabile precise misure degli angoli di assetto e delle loro derivate temporali ,senza alcun supporto da terra, in base alle informazioni deducibili dall’osservazione della volta celeste.

Lo Star Tracker è un particolare sensore che effettua misure di assetto comparando le coordinate stellari, misurate a partire dall’osservazione del cielo, con quelle riportate in un catalogo che il sistema ha in memoria.

Tutta l’elaborazione dei dati necessaria a produrre le misure del puntamento inerziale del sistema è operata dal processore del sensore in completa autonomia. Questa caratteristica, insieme al volume ridotto del sensore, alla sua compattezza ed al ridotto assorbimento di potenza elettrica, rendono il dispositivo adatto anche a piccole piattaforme, quali mini e micro satelliti sempre più usati nella attuale tecnologia spaziale.

Nel progetto del sistema è stata scelta una elettronica programmabile. Di conseguenza, aggiornamenti e miglioramenti possono essere realizzati semplicemente modificando gli algoritmi implementati. Inoltre sono stati impiegati componenti già disponibili sul mercato, in versione qualificata per lo spazio, ma senza l’uso di una componentistica dedicata, con lo scopo di semplificare la qualifica del sistema e di ridurne i costi. Il risultato è un sensore piccolo e compatto, autonomo, rapido e accurato e di costo contenuto.

Se si considera lo scenario spaziale nazionale ed internazionale che vede la realizzazione di numerose missioni spaziali di piccoli satelliti a carattere commerciale (GlobalStar, Earth Watch, Early Bird e Quick Bird, etc.) e se si considera che a livello nazionale non esiste produzione, la scelta di sviluppare lo Star Tracker come prodotto che possa partecipare alla riconversione del settore aerospaziale campano è stata sicuramente valida e significativa.

 

Caratteristiche del FAST

Campo di vista

15.4°´13°

Lunghezza focale

27mm

Sensitività stellare

6 Mv

Sensore ad immagine

CCD a trasferimento interlacciato

Formato dell’immagine

752 ´ 582 pixel

Campo di vista istantaneo

66²´63²

Accuratezza angolare

< 1²

Velocità di trasferimento dati

11MB/sec

Power consumption

< 5 W

Mass

1.1 kg


 

Articoli del CO.RI.S.T.A. sull'argomento:



Approfondimenti:



Per approfondimenti contattare:

Stefania Mattei
stefania.mattei@corista.eu
tel. 081 5935101








Dispositivo per i test funzionali e la calibrazione dello Star Tracker.





Prove di funzionamento del FAST.





Prototipo del FAST.





Particolare del sensore