Uydu teknolojilerindeki gelişmelerin askeri harekat kabiliyetine etkileri

Transkript

1 UZAY VE HAVA GÜCÜ FORUMU 2015 HARP AKADEMİLERİ KOMUTANLIĞI ATATÜRK HARP OYUNU VE KÜLTÜR MERKEZİ İstanbul, 26 Şubat 2015 Uydu teknolojilerindeki gelişmelerin askeri harekat kabiliyetine etkileri Prof.Dr. Alim Rüstem Aslan Uzay Sistemleri Tasarım ve Test Laboratuarı Uzay Mühendisliği Bölümü İTÜ, Uçak ve Uzay Bilimleri Fakültesi

2 Sunum Programı Askeri Harekat ve Uydu Teknolojileri Uydu teknolojileri eğilimler ve son gelişmeler Değerlendirme ve Öneriler

3 Uzay Gücü Haberleşme ve Yer Gözlem Uydularının etkin kullanımı Küresel bakış: ufuk gözlem, erken uyarı Küresel erişim: yeryüzünde her noktadan bilgi alabilme Küresel varlık: sürekli ya da kesikli olarak her yerde olabilmek, takip Stratejik derinlik: esneklik ve yedeklilik (yer gücü) Çift kullanım, diğer kuvvetlerden önce intikal edebilme çok uzun süreli görev

4 Yörüngeler

5

6

7 UYDU SINIFLAMASI (kütle) Büyük uydular: > 1 ton (Turksat 3A, 4A-B, GKI) Orta boy uydular: 500 kg 1 ton Küçük uydular: 100kg-500kg (Bilsat, GöktürkII) Mikro uydular: 10kg 100 kg (RASAT) Nano uydular: 1kg 10 kg (3USAT) Piko uydular: 0.1kg - 1kg (İTÜpSAT1) Femto uydular: < 0.1 kg

8 Teknolojik Gelişme Öngörüleri Uydu Kütlesi Uydu Sayısı ( /yıl) Çalışma Biçimleri : PC, Çip, Bulut, robot Uzay çöpleri : düşürme ve temizleme Frekans tahsisi: yeni frekanslar Malzemeler: ortama ve yüklere göre Fırlatma sistemleri: tekrar kullanılabilir Geliştirici-kullanıcılar: ticari kurumlar ve bireysel girişimciler, uzay madenciliği

9 Norman Fitz-Coy, University of Florida

10 Matt Daniels, NASA AMES

11

12

13 UNCLASSIFIED/ Cleared for Public Release Rapid Response Space Works Operations Focal Point for Rapid Development Threats and Need Plan and Mission Design Design, Space Qualification AI&T Deliver Booster AI&T Launch Operate, Sustain Payloads Flight System Need All Weather, Day/Night Coverage in Theater X RRSW Ops STRATCOM ORDERS A SPACE NEED RRSW BUILDS IT AND DELIVERS IT Payloads Bus Modular Components Components Provided to RRSW by Contractors Based on Need and Response Time Bus Modular Components UNCLASSIFIED/ Cleared for Public Release RRSW GDS RRSW is the Focal Point for Satellite and Mission Design and Assembly - Change Agent for Responsive and Affordable Space - NRE Cost and Time Driven Down - Technical Competency Increased - Mission Assurance Increased 13 - Modern Manufacturing Techniques

14 Unclassified Cleared for Public Release ORS-2 MSV/SAR Mission Mission Description: Major Customers: USPACOM, USSTRATCOM Contractors: Space Vehicle Bus: Northrop Grumman Radar Payload: Sierra Nevada (P)/Harris (S) LV: Orbital Systems Corporation (TBD) C2 system: Blossom Point Facility Tasking System: NRL/General Dynamics Mission Data Processing: DCGS VIP-C Ground & Space Antenna: L3 Communications West Led by ORS Office ORS-2 Spacecraft RRSW MSV Bus SAR PL Feed Integrated In Antenna Tower Schedule: Program Start (11/10) System Requirements Review (6/11) Preliminary Design Review (11/11) Critical Design Review (~5/12) MSV Bus Delivery (~6/13) SAR PL Delivery (TBD) SV integration and testing complete (TBD) Launch aboard Minotaur 4/Taurus rocket from NASA Wallops Island facility (TBD) Launch and early orbit activities at Blossom Point (TBD) Program Objectives: Develop multi-mission bus and payload architecture Develop operationally relevant radar capability in support of PACOM Develop rapidly configurable, multi-mission RF payload architecture Description: Radar imaging satellite giving CDR PACOM a tactically responsive platform Autonomous Satellite Ops from Blossom Point Common Ground Architecture Graduation Exercise for critical ORS enablers - Modular Plug-and-Play Bus, Modular Reconfigurable RF Payload, Rapid Response Space Works, and Ka-CDL Unclassified Cleared for Public Release

15

16

17 GSD

18

19 100kg kütle 1m kenar boyutu 1m çözünürlük Resim ve video Skybox SkySat uydusu görüntüsü

20 DOVE, Planet Labs

21 Flock 1 sistemi: 28 DOVE Küp Uydu Planet Labs: Tasarlayıcı, geliştirici ve işletici 28 adet 3U Küp Uydu (10*10*34cm) Düşük maliyetli, geleneksel uzay malzemesi değil 2013 Aralık ta ISS e iletildi, Orbital Sciences robotic Cygnus vessel, ISS ten JEM-SSOD ile fırlatıldı Yer çözünürlüğü: 3-5 m Orman azalması, kutup buzullarının erimesi, mevsimsel doğal afetlerin takibi için uygun İnsan boyutunda hedefler için uygun değil

22 PLANET LABS DİYARBAKIR

23 Dove görüntüsü, DULLES INT AIRPORT, USA, 1 Eylül 2014

24 Yazılım İlgili teknolojiler Küçültülmüş optik, elektronik ve mekanik sistemler, elektrik itki sistemleri (iyon motorları...) nanoteknoloji ürünleri, laser haberleşme, veri birleştirme ve ileri görüntüleme teknikleri,

25 Ticarileştirilmiş uydu sistemleri Radyasyona dayanıklı uydu bilgisayarı Yazılım mimarileri Optik kameralar m GSD Li-Ion Pil ve güç kontrol birimleri Düşük şok kitle/bırak/aç mekanizmaları Yüksek hızlı çok amaçlı veri işleme birimleri Yüksek hızlı, düşük güç tüketimli RF aktarıcı (>100Mbps) Elektrik itki sistemi (Ion thruster) Micro/nano-uydular için ADCS Fiber optikl gyro, tepki tekeri, CMG, vb. Yörüngeden düşürme sistemi (açılabilir membran) Optik haberleşme sistemi

26 Değerlendirme LEO da sürekli hedef takip/gözlem olanağı sağlayacak birlikte görev yapan çoklu uydu takımları İstek üzerine sivil ya da askeri hava araçlarından ya da mobil yer birimlerinden fırlatılacak, en uygun odak yörüngelere yerleştirilecek mikro/nano uydular

27 Uydu Yol Haritası ITUpSAT1(2009) 3USAT-1/2(2013/2015) BeEagleSat-HAVELSAT(2016)

28

29 Nano-Mikro Uydular Ekonomik olmaları, kısa sürede kullanıcı elektroniği, cep telefonu ve otomotiv sektörüne yönelik geliştirilmiş hazır raf ürünleri kullanılarak uçuşa hazır hale gelebilmeleri, çok sayıda üretilebilmeleri ve özel düşük maliyetli fırlatma sistemleri ile yörüngeye ulaştırılabilmeleri nedeni ile özellikle taktik kullanıma yönelik cazip bir seçenek olarak görülmektedir.

30

31

32 Yer Görünteleme Modelleme Özel uygulamalar ile (olabildiğince yere yakın irtifa ve stereo görünteleme gibi) 1m ye varan çözünürlük elde etmek olanaklı görünmekle birlikte nano uydunun görünteleme yükü ile özel uygulama gerektirmeden kullanımı ile 10m mertebesinde GSD ile neredeyse saatte bir istenen bölgeden bilgi alınabilecektir. Uydu üzeri kameraların kısmen yönlendirilebilmesi halinde sürekli gözlem olanağı sağlanabilir Önceden belirlenmiş irtifalarda farklı düzlemlere birden fazla uydu yerleştirmek gerekmektedir. Hem keşif/gözlem hem de haberleşme faaliyetleri temel alınarak farklı uydu sayıları ile ulaşılabilecek gözlem ve haberleşme sıklığı hesaplanmıştır. Gözlem yapmak için 30 derecelik konik yarım açısına sahip yönelim kabiliyeti olmayan bir kamera varsayılmıştır.

33 Yörünge Değerlendirmeleri

34

35 Nano-Mikro Uydu Alt Sistem Geliştirme Uyduda kullanılacak GPS ve kapsamlı ADCS dışında hemen tüm sistemleri ticari olarak bir çok firmadan temin etmek mümkündür. COTS tabanlı uydu geliştirme çalışmaları ile birlikte ve daha uzun süreli olarak Nano-Mikro Uydu alt sistem geliştirme haritası belirlenmeli ve uygulanmalıdır Ülkemizde tüm uzay sistem üreticilerinin ihtiyacını hızlı ve uygun maliyette karşılayacak bir PCB üretim merkezinin kurulması da kritiktir.

36

37 Nano uydular ile yer gözlem yapılması durumunda başlıca kazanım ve avantajlar Düşük irtifa nedeni ile görece düşük fırlatma maliyeti. Özellikle kısa ömür ve çok sayıda üretilmeleri nedeni ile düşük uydu geliştirme maliyeti (uydu başına yüksek çözünürlüklü bir uydunun yüzde birinden daha düşük bir maliyet). Uyduda kullanılan COTS ürünler nedeni ile hemen tüm uydunun ülkemizde geliştirilebilme olanağı ve böylece çok sayıda milli uydu alt sistem geliştirici oluşturma olanağı, uzay sistemleri ile uğraşan kişi ve firmaların sayısında büyük artış yaratma durumu. Alt sistemlerin yurtdışında alınması durumunda uygun fiyatlı farklı bir çok sağlayıcının bulunması.

38 Teşekkürler Alim Rüstem ASLAN Uzay Sistemleri Tasarım ve Test Laboratuarı İTÜ, Uzay Mühendisliği Bölümü usl.itu.edu.tr