Design and Implementation of Electric Power Subsystem for ISRASAT1 Cube Satellite

Abstract

ABSTRACT

Cubesats are picosatellites of standardized dimensions which can be operated from universities or radio amateur ground stations. They offer hands-on experience to engineering students in designing, developing, testing and operating a real spacecraft system and its ground segment. One of the most critical aspects of the Cubesat is the Electrical Power System (EPS) since the electrical power is necessary for a Cubesat to operate. The EPS of the Cubesat consists mainly of solar cells, batteries, voltage converters and protection circuits. The EPS is responsible of providing stable power to the Cubesat subsystems. ISRASAT1 is the cube satellite being devolved by the Institute of Space Research and Aerospace (ISRA) to orbits at 450 km above the Earth. It is designed to send a beacon signal and take an image when it reaches Khartoum state. In its first design version, ISRASAT1 utilized passive attitude control. The purpose of this project is to design and implement an EPS for the ISRASAT1. The design must provide a reliable power source by satisfying the requirements of charging the batteries with power from the solar cells, regulating the battery voltage to the requested bus voltage and protecting the Cube sat subsystems from the over current associated with the device failure.

المستخلص

القمر المكعب أو الكيوبسات هو نوع من الأقمار المتناهية الصغر التي تتماز بإمكانية تشغيلها من الجامعات أو المحطات الأرضية البسيطة. ونظرا" لهذة المزايا فأنة يتم استعمال الكيوبسات كوسيلة تعليمة لإعطاء طلاب الهندسة خبرة عملية في مجال تصميم وتطوير المركبات الفضائية والمحطات الارضية المصاحبة لها. إن أحد الاجزاء المكونة للكيوبسات يتمثل في نظام الطاقة الكهربائية وذلك يرجع إلي أن الكيوبسات لايستطيع العمل بدون الطاقة الكهربية اللازمة لذلك. هذا النظام الخاص بالطاقة الكهربائية يتكون في عمومه من خلايا شمسية وبطاريات ومحولات للجهد ودوائر حماية وذلك حتي يتمكن من توفير الطاقة بصورة مستقرة. إسراسات1 هو نموذج لقمر مكعب صغير يتم بناءة بواسطة معهد أبحاث الفضاء والطيران (إسراء) لكي يدور علي أرتفاع 450 كيلو متر من سطح الأرض. وقد صمم لإرسال إشارة إرشادية والتقاط صورة عند وصولة ولاية الخرطوم. أن الغرض من المشروع الذي تتناولة هذه الأطروحة هو تصميم وتنفيذ نظام الطاقة الكهربائية الخاص بالكيوبسات "إسراسات1". وهذا النظام الخاص بالطاقة الكهربائية للكيوبسات يجب أن يكون له القدرة علي توفير مصدر فعال للطاقة الكهربائية وذللك عن طريق إستيفاء الشروط المتمثلة في شحن البطاريات من الطاقة المولدة من الخلايا الشمسية ومن ثم تحويل جهد البطاريات إلي الجهد المطلوب لتغذية بقية أنظمة القمر. هذا بالإضافة إلي حماية أنظمة الكيوبسات الفرعية من التيار الزائد الذي ينتج عن طريق فشل الاجهزة داخل الكيوبسات.