Preliminary design of the communication subsystem for the proposed sudanese earth observation satellite

Astronomi 19. ve özellikle 20. yüzyılda baş döndürücü bir hızla ilerlemiştir. Teleskopların geliştirilmiş olması, spektroskopinin getirdiği imkanlar, evrenin genişleme içinde olduğunun farkına varılması, büyük patl ama kuramı yoluyla kozmolojide meydana gelen gelişmeler ve diğer bilim dallarındaki gelişmelerin astronomiye katkıları bu bilimin ilerlemesine büyük katkılar sağlamıştır. Bu gelişmelerin ardından devam eden süreçte, I. ve II. Dünya sa vaşını geride bırakıp 20. yy'ın üçüncü çeyreğinde soğuk savaş dönemine giren dünya aynı zamanda "uzay yarışı" diyebileceğimiz bir mücadeleye başlamıştır. Amerika Birleşik Devletleri ve Sovyet Sosyalist Cumhuriyetler Birliği arasında geçen bu mücadelenin astronomiye olan katkıla rı büyüktür. Uzaya uydu ve sonda yollayarak uzayı keşfetmek, insan göndermek, Ay'a insan indirmek gibi önemli olaylar bu dönemde gerçekleşmiştir. Bu mücadeleden sonra uzayı keşfetme yarışı biraz olsun hızını kaybetsede, günümüzde insanoğlunu heyecanlandıra n çalışmalar devam etmektedir. Avrupa Uzay Ajansı'nın en geç 2030 yılına kadar Mars'a insan göndermeyi amaçlayan Aurora programı bunlardan biri ve yarışı tekrar ateşleyebilir. Sudan, doğal kaynaklar ve tarım alanları açısından Dünya üzerindeki en zengin ül kelerden biridir. Bu bölgelerin gözlenmesi oldukça maliyetlidir. Ancak bu amaçla oluşturulacak ulusal bir uydu ilk aşamalardaki yüksek maliyetine rağmen uzun vadede önemli bir projedir. SudaSat - 1, Sudan topraklarının ve talepleri doğrultusunda diğer ülkele rin yüksek çözünürlüklü görüntülerini almayı amaçlayan ve Sudan hükümeti tarafından finanse edilen uzaktan algılama uydusu projesidir. Uzaktan algılama, yeryüzünün ve yer kaynaklarının incelenmesinde onlarla fiziksel bağlantı kurmadan kaydetme ve inceleme tekniğidir. Yer ile herhangi bir temas olmaksızın yerin çeşitli özelliklerinin tespiti işidir. Uzaktan algılama kısa bir tanım yapılacak olursa, fiziksel temas olmadan cisimler hakkında bilgi almaktır Güvenilir bir haberleşmenin kurulması her uzay aracı i çin elzemdir; haberleşmede oluşabilecek bir hata görevin kaybedilmesi anlamına gelir. Bu tez de SudaSat - 1 için haberleşme altsisteminin ön tasarımının yapılmasını amaçlar. Bu tez benzer uydu projelerini inceleyerek tasarım için gerekli temel fikirlerin edi nilmesini sağlar. İncelemeler, benzer uzaysal çözünürlüklü uydu projelerine odaklanmıştır. Uzaktan algılama uydularının temel karakteristikleri incelenmiş ve görüntü elde etme modları açıklanmıştır. Modlar 2 çözünürlük değerleri için belirlenmiştir. Yük sek çözünürlüklü şerit modu ve geniş alan modu. Yüksek çözünürlüklü şerit modu, 8 km'lik alan genişliğine, PAN kanalında 1x1'lik alansal çözünürlüğüne sahiptir. Geniş alan modu ise 300 km alan genişliği ve 10x10'luk alansal çözünürlüğüne sahiptir. Uydu yör üngesinde ortalama 7.53 km hızla ilerlerken 1m yer örnekleme yüksekliği (YÖY) çözünürlüğünü sağlayan görüntülerin alınabilmesi için 1 CCD algılayıcısı yeterli olmayacaktır. Bir transfer gecikmesi ve entegrasyon (TDI), senkronize olmayan görüntülme modu, aş amalı CCD doğruları ya da bunların bir kombinasyonu gerekmektedir. Bu gereksinimmler göz önüne alınarak algılayıcı sistem seçilmiştir. Sonuç olarak 1m YÖY için pankromatik ve 4m YÖY için ise çoklu sprektral sistemler kullanılmıştır. Pankromatik algılayıcı lar, tek kanallı geniş spektrumlu ışınım duyargasına sahiptir. Eğer dalgaboyu aralığı görülebilir alan ile çakışırsa elde edilen görüntü uzaydan çekilen siyah - beyaz fotoğraf şeklinde olacaktır. Renk bilgisi vermeyecektir. Çoklu - spektral sistemler ise, bir kaç spektral bantlı çok - kanallı duyargadan meydana gelir. Her bir kanal, kısa dalgaboyu bant araklıklarına sahiptir. Bu algılayıcılardan elde edilen görüntüler çok katmanlıdır. Bu katmanlar gözlemlenen hedefin parlaklık ve spektral (renk) bilgilerini içeri r. Algılayıcıların seçimiyle SudaSat - 1 uydu görevinin gereklilikleri tam olarak ortaya çıkmıştır. Uydu pankromatik görüntüler 1 metre çözünürlükle alınacaktır, çoklu - spektral görüntüler ise 4 metre çözünürlükte olacaktır. Uydudan beklenen görev süresi ise 10 yıldır. Uydu görevinin temel hattı çizilerek, görev isterlerini karşılayacak bir uydu platformu seçilmiştir. Görüntüleme algılayıcıları özellikleri ve uydunun yörünge karakteristikleri kararlaştırılarak gerekli yer örnekleme uzaklığı belirlenmiştir. Uyd u yörüngesi STK (System Tool Kit) programı aracılığıyla tasarlanmış ve simule edilmiştir, yörünge periyodu ve ortalama haberleşme süresi kararlaştırılmıştır. Sonuç olarak elde edilen değerler her geçiş başına yaklaşık 10 dakika olmuştur. Bu tezde, haberle şme altsisteminin tasarımını ve entegresini etkileyen görev tasarım elemanları öne çıkarılmıştır. Haberleşme altsistemi - seviye gereksinimleri, fonksiyonları ve tasarım bileşenleri gözden geçirilmiştir. Bileşen seçimleri, gereklilikleri karşılanması ve uza y geçmişi üzerine temellendirilmiştir. Sistemin güvenilirliğini arttırabilmek için kritik bileşenlerin yedekleri de göz önüne alınmıştır. Ayrı uydu - yer bağı kanalları görüntü verileri (X - bandı) ve mühendislik verileri (S - bandı) olacak şekilde düzenlenmişti r. Uydu iletişim güç bütçesi hem uydu - yer hem de yer - uydu bağ kanalları için hesaplanmıştır. Güç için kabul edilebilir düzeyde bir marjin elde edilmiştir. Ana sistem bileşenleri ile bağlantıyı tanımlayan haberleşme altsistem mimarisi sunulmuştur. Görüntü ve mühendislik verilerinin uydu - yer bağlantısı ile transferi ve yer - uydu komuta, adımlarını izleyecek şekilde resmeden uydu veri transfer planı belirlenmiştir. Özetle, bu tezde SudaSat - 1 uydusunun haberleşme altsistemi tasarlanmıştır. Yukarıdan - aşağıya d oğru bir tasarım yöntemi izlenerek, tüm görevin gereklilikleri belirlenmiş ve bunların haberleşme altsistem gereksinimleri üzerindeki etkileri incelenmiştir. Yörünge ve uzay ortam koşulları göz önüne alınarak bunların uydu - yer istasyonu arasındaki iletişim e olan etkileri hesap edilmiştir. Bu doğrultuda uydu tasarımı tamamlanarak elde edilen sonuçlar sunulmuştur.