skCUBE

Hlavným vedeckým experimentom mal byť prijímač veľmi dlhých rádiových vĺn (VLF), ktorý mal z obežnej dráhy detegovať signály v rozsahu 3 – 30 kHz, produkované okrem iného tzv. nadoblačnými (ionosférickými) bleskami (v angl. Transient Luminous Events – TLE).[15]

Kamera mala slúžiť na fotografovanie Zeme. Cieľom experimentu bolo, okrem overenia technológií, snímkovanie územia Slovenska z vesmíru. Základom kamery bol kvalitný obrazový snímač s rozlíšením 750×480 px a nízkym šumom. Optika so zorným uhlom 60° obsahovala infračervený (IR) a neutrálny (ND) filter. O spracovanie obrazu sa staral mikrokontrolér STM32F407, ktorý riešil aj celý postprocessing vrátane JPEG kompresie. Zhotovenie snímkov malo byť možné zo Zeme načasovať a uložiť ich do externej flash pamäte.[16]

Palubný digitálny opakovač (digipeater) umožňoval spojenie dvoch rádioamatérskych operátorov prostredníctvom satelitu. Odosielal tiež základné telemetrické údaje prostredníctvom Morseovho kódu pre jednoduchý priamy posluch.[16][17][18]

• frekvencia: 437,1 MHz
• modulácia: GMSK
• výkon vysielača: 30 dBm (1 W)
• anténa: dipól (zisk 2 dBi)
• prenosová rýchlosť: 9 600 bps
• komunikačný protokol: AX.25 (packet radio)
• perióda odosielania paketov: 30 s

Vysokorýchlostný prenos záberov z kamery s využitím progresívnych metód kódovania. Rádioamatéri mali mať možnosť prijímať obrázok, označený menom skCUBE, volacím znakom OM9SAT a časovou značkou.[16]

• frekvencia: 2 401 MHz
• modulácia: GMSK
• výkon vysielača: 24 dBm (250 mW)
• anténa: pravotočivo kruhovo polarizovaná patch anténa (zisk 6 dBi)
• prenosová rýchlosť: 40 – 240 kbps
• komunikačný protokol: proprietárny

Antény oboch komunikačných systémov sú počas štartu zvinuté/zasunuté v ráme satelitu, k ich vysunutiu dochádza až po vypustení na obežnú dráhu, prepálením vlákna, blokujúceho teflonové dvierka.

senzor pozície Slnka

Súčasťou projektu bol vlastný mikro senzor pozície Slnka, o rád presnejší než sú bežne dostupné na trhu. Funkčne je založený na dvojosovom PSD detektore a následnom spracovaní pomocou A/D prevodníka. Testovanie malo byť zamerané na verifikáciu funkcionality, presnosti a odolnosti tohto senzora.

rotačno-pozičné riadenie

Satelit po vypustení riadil svoju orientáciu voči Zemi pomocou elektromagnetických akčných cievok, interagujúcich so zemským magnetickým poľom (magnetorquer). Senzory stabilizačného systému sú: MEMS magnetometer, MEMS gyroskop, senzor pozície Slnka, senzor pozície Zeme (termokamera s rozlíšením 16×4 px).

napájací systém

Redundantne zabezpečuje elektrickú energiu pre satelit. Získava ju zo Slnka pomocou fotovoltaických panelov, uskladňuje ju v akumulátoroch a rozdeľuje ju jednotlivým modulom. Dokáže detegovať zvýšený odber niektorého zariadenia a včas na takúto udalosť reagovať. Pri nedostatku energie dokáže odpájať systémy, ktoré nie sú nutné pre základné fungovanie satelitu. Komplexný modul s vyše 1 000 súčiastkami na 6-vrstvovej DPS získal na veľtrhu EloSyS cenu „Unikát roka 2015“.[19]

palubný počítač

Modul riadiaceho počítača bol založený na mikrokontroléri TI MSP430 so statickou architektúrou a feroelektrickou pamäťou (FRAM), kvôli väčšej radiačnej odolnosti. Bol navrhnutý redundantne, tzn. v prípade zlyhania jedného preberie riadenie záložný systém.

operačný systém

Súčasťou projektu bol vlastný real time operating system (RTOS), založený na štandarde Misra-C pre bezpečnostne kritické systémy. Testované mali byť všetky vlastnosti systému ako správa úloh, riešenie chýb, komunikačné protokoly, atď.

samoopravný komunikačný protokol

Verifikácia spoľahlivosti FEC LDPC komunikačného protokolu, navrhnutého na prenos obrázkov.

radiačné poškodzovanie pamäte

Test radiačnej odolnosti počítačových systémov pomocou detekčnej metódy bit-flip.

radiačná odolnosť technologických komponentov

Test odolnosti, najmä DC-DC konvertorov, meračov odporu, spínacieho tranzistoru, RAM, FRAM a FLASH pamäte.

redundancia komponentov

Na palube je redundantný energetický zdroj s vysokým stupňom odolnosti. Test mal byť zameraný na overenie funkčnosti konceptu v relevantnom prostredí.

pozemná stanica

Súčasťou projektu bola aj pozemná stanica, ktorá prijímala, dekódovala a ukladala údaje z družice. Primárna pozemná stanica sa budovala pri Šamoríne, kde mala zastupovať rádioamatérske združenie SOSA (rádioklub OM3KAA, vedúci operátor OM1LD). Vybavená je precíznym riadením orientácie antény (0,1° pri hmotnosti paraboly 100 kg) a príjmom signálov v pásme nad 1 GHz. Sekundárna pozemná stanica má vzniknúť v priestoroch vedecko-technologického parku Žilinskej univerzity.[16][20]

V noci zo 7. na 8. júla 2017, približne 15 dní po vypustení, došlo na satelite k poruche, ktorá sa z vonkajšieho pohľadu prejavila stratou komunikácie medzi komunikačným modulom (COM) a hlavným palubným počítačom (CDHS),[23][24][25] pričom prostredníctvom hlavného počítača prebiehala aj komunikácia s ostatnými modulmi a vedeckými experimentmi na palube družice.[26]

SOSA za pravdepodobnú príčinu poruchy pokladá poškodenie hardvéru alebo softvéru palubného počítača kozmickým žiarením a deklarovala snahu nasimulovať poruchu na duplicitnom module počítača na Zemi a eventuálne nájsť možné riešenie problému.[23][19] Doteraz (október 2017) však o prípadnej zmene stavu družice neinformovala.

Nakoľko hlavné experimenty, ktoré mala družica na obežnej dráhe realizovať (VLF detektor, prenos záberov z kamery), boli plánované až na ďalšie týždne, neboli v dôsledku poruchy zrealizované.[25] Vitálne systémy družice (napájanie, stabilizácia, komunikačný modul) zostávajú aj naďalej funkčné, rozsah jej využitia je však oproti plánovanému výrazne zredukovaný – na priebežné zasielanie telemetrie komunikačného modulu a príležitostne aktivované rádiomatérske experimenty (morzeovka, digitálny opakovač).[19][17] Medzi alternatívne aktivity, naplánované po poruche, patrí aj mapovanie úrovne rušenia v pásme 70 cm v závislosti od času a polohy satelitu s využitím údajov z komunikačného modulu.[19]

V noci z 12. na 13. januára 2019 (569. deň na orbite) došlo k strate rádiového kontaktu s družicou. SOSA uviedla, že k zlyhaniu došlo pravdepodobne v oblasti juhoatlantickej anomálie, kde sa vnútorný Van Allenov radiačný pás nachádza najbližšie k zemskému povrchu a kde mali podľa tvrdenia organizácie telemetrické údaje už dlhšie naznačovať nadmerné prehrievanie satelitu. Organizácia predpokladá, že stav je trvalý, situáciu však plánuje naďalej monitorovať.[27]

Nefunkčná družica by mala na obežnej dráhe stráviť ešte rádovo roky. Z pôvodnej výšky približne 500 km nad povrchom bude postupne klesať, pričom zhruba po piatich rokoch by mala zhorieť v atmosfére.[27]