LAPAN-TUBSAT adalah sebuah satelit mikro yang dikembangkan Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional (LAPAN) bekerja sama dengan Universitas Teknik Berlin (Technische Universität Berlin; TU Berlin). Wahana ini dirancang berdasarkan satelit lain bernama DLR-TUBSAT, namun juga menyertakan sensor bintang yang baru. Satelit LAPAN-TUBSAT yang berbentuk kotak dengan berat 57 kilogram dan dimensi 45 x 45 x 27 sentimeter ini akan digunakan untuk melakukan pemantauan langsung situasi di Bumi seperti kebakaran hutan, gunung berapi, banjir, menyimpan dan meneruskan pesan komunikasi di wilayah Indonesia, serta untuk misi komunikasi bergerak.

LAPAN-TUBSAT membawa sebuah kamera beresolusi tinggi dengan daya pisah 5 meter dan lebar sapuan 3,5 kilometer di permukaan Bumi pada ketinggian orbit 630 kilometer serta sebuah kamera resolusi rendah berdaya pisah 200 meter dan lebar sapuan 81 kilometer. Manuver attitude ini dilakukan dengan menggunakan attitude control system yang terdiri atas 3 reaction wheel, 3 gyro, 2 sun sensor, 3 magnetic coil dan sebuah star sensor untuk navigasi satelit. Komponen-komponen inilah yang membedakannya dengan satelit mikro lain yang hanya mengandalkan sistem stabilisasi semi pasif gradien gravitasi dan magneto torquer, sehingga sensornya hanya mengarah vertikal ke bawah. Sebagai satelit pengamatan, satelit ini dapat digunakan untuk melakukan pemantauan langsung kebakaran hutan, gunung meletus, tanah longsor dan kecelakaan kapal maupun pesawat.

Tapi pengamatan banjir akan sulit dilakukan karena kamera tidak bisa menembus awan tebal yang biasanya menyertai kejadian banjir. Fasilitas store dan forwardnya dapat digunakan untuk misi komunikasi dari daerah rural yang cukup banyak di Indonesia, selain untuk misi komunikasi data bergerak. Karena catu dayanya terbatas (5 buah baterai NiH2 berkapasitas 12 Ah), satelit dilengkapi mode operasi hibernasi. Saat mode itu diaktifkan, hanya komponen data handling, unit telecommand dan telemetri yang tetap beroperasi untuk memastikan perintah tetap dapat diterima dari stasiun bumi. Proyek satelit mikro ini disetujui pada tahun 2003 dan awalnya direncanakan akan diluncurkan pada Oktober 2005, namun peluncurannya ditunda akibat muatan utama roket Carthosat-2 yang akan membawa LAPAN-TUBSAT — LAPAN-TUBSAT adalah salah satu dari empat muatan roket tersebut — masih belum selesai disempurnakan. LAPAN-TUBSAT akhirnya berhasil diluncurkan pada 10 Januari 2007 dari Pusat Antariksa Satish Dhawan di India.

Kendali Sikap

Pengendalian LAPAN-TUBSAT berdasarkan pada konsep manajemen sudut momentum. Pengendalian kontrol dilakukan via 3 kemudi reaksi dan 3 magnetik. Pada pengendalian tambahan, 4 panel matahari dan 2 sel matahari digunakan sebagai sensor matahari kasar. Pencarian bintang digunakan untuk menyediakan penentuan yang lebih akurat terutama untuk menemukan arah daya gerak panas/garis vektor.

Control System

• Software

Perangkat lunak pengendali LAPAN-TUBSAT menggunakan protocol 4 byte protocol yang dikembangkan oleh TU Berlin, dan sudah terbukti handal dalam operasi satelit seri TUBSAT.

• Hardware

PCDH LAPAN-TUBSAT menggunakan Hitachi prosesor SH7045. Prosesor tersebut mempunyai 32 Bit RISC dengan kecepatan maximum 28.7 MHz. Kapasitas memori eksternalnya adalah 524 kB dan memori internal (RAM) 4 kB. PCDH LAPAN-TUBSAT juga memiliki 524 kB EEPROM, 16 kB PROM, dengan kecepatan 38.4 kbps SCI.
Prosesor tersebut bertugas menyalakan/mematikan perangkat-perangkat dalam satelit, mengambil data telemetri, maupun penyimpan dan membaca data dalam memori. Prosesor menangani telemetri data dari 50 kanal analog, dengan menggunakan 8 analog/digital. 29 dari kanal tersebut adalah untuk pengukuran voltase dan ampere dan 21 kanal dialokasikan untuk pengukuran suhu atau bacaan analog lainnya. Prosesor juga bertugas mendistribusikan perintah yang diterima dari TTC namun tidak dialamatkan padanya.

Communication

• Ground Station Adapter

Ground adapter Station adalah salah satu perangkat dari LAPAN-TUBSAT sistem. Fungsi perangkat ini sebagai modem dan buffer, yang bersama-sama dengan sistem RF di theG / S, berkomunikasi dengan LAPAN-TUBSAT. Dalam konfigurasi sistem, adaptor stasiun ground berdiri di antara PC pada G / S dan TTC di sisi satelit.

Adaptor G / S terdiri dari Modem FFSK, Packet Data Interface Analog dan 16 Bit H8/536 Mikroprosesor, yang meliputi data dan memori program. Modem dikonfigurasi pada 1200 bps dan setengah pengaturan dupleks, dan kontrol modem Mikroprosesor dan analog antarmuka data. Adaptor G / S juga menggunakan Generator ulang dan generator tegangan untuk mengontrol pasokan listrik di sistem. Adaptor menggunakan antarmuka RS232 dengan baud 38400 bps tingkat, 8 bit, 1 stop bit dan paritas tidak ada. Konektor DB9 hanya menggunakan 3 pin untuk Rx, Tx dan Ground. Untuk Data Interface Analog ke transceiver UHF, konektor DB9 digunakan, dengan 3 pin sebagai

Data Packet, Push-to-Talk (PTT) dan Menerima 1200 bps.The G / S adapter menerima perintah masukan dari G / S PC melalui antarmuka komunikasi serial. Perintah ini kemudian ditangani oleh H8/536 mikroprosesor, yang mendasarkan software pada empat byte protokol juga. Setelah data dan perintah dikemas dengan byte sinkronisasi, kata kode dan kode CRC, maka data akan dikirim melalui komunikasi sinkron ke FFSK

Modem. Modem akan memodulasi paket dan secara paralel kontrol mikroprosesor Data Packet Analog Antarmuka untuk mengaktifkan PTT untuk mengirimkan data melalui radio Transceiver.

Jika G / S adapter menerima data dari TTC, data dan perintah akan didemodulasi oleh modem, dan diperiksa untuk codeword dan kode kesalahan (CRC). Jika data dan perintah berlaku, data akan disimpan sementara dalam buffer sebelum dikirim ke G / S PC. Setelah memvalidasi protokol komunikasi (jabat tangan) antara G / S adaptor dan G / S PC, maka G / S adapter mengirim data ke G / S PC untuk visualisasi.

G / S perangkat adaptor yang fungsional diuji dalam sistem stasiun ground dengan komunikasi data ke LAPAN-TUBSAT satelit. Berdasarkan hasil pengujian, disimpulkan bahwa Adapter G / S adalah berfungsi dengan baik.

• On-Board System
  

Sistem komunikasi satelit adalah sistem penting dalam satelit. Fungsi dari sistem ini adalah untuk mengirimkan data ke stasiun tanah atau menerima perintah atau data dari stasiun tanah untuk melakukan misi satelit. Oleh karena itu, desain sistem komunikasi, yaitu frekuensi, jenis modulasi, atau data rate, dll sangat tergantung pada misi.

Frekuensi yang digunakan untuk komunikasi satelit harus dipilih dari band yang paling menguntungkan dalam hal efisiensi daya, distorsi propagasi minimal dan mengurangi kebisingan dan efek interferensi. Kondisi ini cenderung memaksa operasi ke daerah frekuensi tertentu yang memberikan yang terbaik trade-off ini faktor. Berdasarkan misi satelit LAPANTUBSAT, ada dua jenis komunikasi untuk satelit. Yang pertama adalah untuk interaksi dengan stasiun tanah sehingga perintah yang dapat diterima oleh satelit dan telemetri atau rumah tangga data satelit dapat diterima oleh stasiun bumi. Sistem ini juga digunakan untuk menyimpan data dan misi ke depan. Yang kedua adalah untuk misi surveillance, di mana video streaming akan ditransmisikan ke stasiun bumi. Kedua misi LAPAN-TUBSAT dikomunikasikan melalui UHF dan S-band frekuensi.

Penggunaan frekuensi UHF sebagai gateway komunikasi adalah karena protokol sederhana LAPAN-TUBSAT dan rumah efisien menjaga data, sehingga cukup untuk menggunakan frekuensi yang lebih rendah, yang berarti tarif yang lebih rendah data, bahkan dalam setengah mode duplex untuk keandalan komunikasi. Kesederhanaan seperti gateway komunikasi memberikan manfaat bagi efisiensi anggaran listrik dan juga mengurangi kompleksitas dalam komponen, yang pada akhirnya mengurangi biaya pembangunan. Di sisi stasiun tanah, hanya modem sederhana dan decoder disebut ground station adapter diperlukan untuk memecahkan kode data dari LAPAN-TUBSAT.

Untuk misi pengawasannya video, LAPAN-TUBSAT menggunakan S-pita frekuensi, karena data misi harus dikomunikasikan secara real time sehingga operator satelit langsung bisa menyadari tentang peristiwa yang terjadi pada subjek yang diamati. Sekali lagi, untuk untuk kesederhanaan pemancar Sband dengan analog modulasi FM digunakan untuk tujuan transmisi data. Sistem komunikasi tersebut mirip dengan siaran televisi yang khas, sehingga di sisi stasiun bumi, hanya S-band receiver dan decoder PAL analog TV, dan TV set diperlukan todisplay video dari satelit.

Struktur LAPAN-TUBSAT

Karena LAPAN-TUBSAT akan diluncurkan oleh PSLV, maka kekuatan struktur yang harus dipenuhi adalah mampu menahan beban dari masa komponenya yang yang mengalami percepatan 7 g ke arah longitudinal roket dan 6 g kearah lateral roket. Juga struktur tersebut harus mempunyai frekwensi resonansi terendah diatas 90 Hz kearah longitudinal roket dan diatas 45 Hz ke arah lateral roket. Selain memenuhi persyaratan yang tersebut diatas, pada kasus LAPAN-TUBSAT desain struktur juga dibuat agar satelit mempunyai momen inersia maximum pada axis Y dan sekecil mungkin insersia cross productnya.

Sehingga nutasi dapat diminimalkan saat satelit mengadakan transfer momentum sudut. Agar dapat memaximalkan akses terhadap seluruh komponen satelit, sehingga memudahkan sistem harness, maka struktur LAPAN-TUBSAT dibuat dengan sistem 2 kompartemen yang saling membelakangi, yang disebut sebagai kompartemen bawah dan atas sesuai dengan penempatannya di roket kelak. Panjang kompartemen bawah dibuat untuk terutama mengakomodasi komponen yang paling panjang, yakni kamera Sony dengan lensa Casegrain 11/1000 mm. Lebarnya akan dibuat sama dengan panjangya agar distribusi inersia ke sumbu X dan Z hampir sama. Tinggi kompartemen bawah disesuaikan dengan tinggi lensa plus platform peredam kejutnya.

Sementara tinggi kompartemen atas dibuat pas untuk memuat baterai dengan sistem mountingnya. Penempatan baterai pada sisi yang berlawanan dengan platform kamera Sony adalah untuk mengimbangi beratnya, sehingga lokasi pusat masa dapat memenuhi persyaratan PSLV. Sehingga, kedua kompartemen membentuk sebuah box dengan ukuran 450 x 450 x 275 mm. Konfigurasi ini terbuat dari 7 plat alumunium dengan tebal 10 mm. Ketebalan ini diperlukan agar momen inersia maximum pada axis Y didapat dan struktur dapat menghantarkan panas (conduction) dengan baik dari sisi yang terkena radiasi matahari dan dari komponen yang menghasilkan panas (seperti transmiter dan gyro) ke sisi lain. Untuk lebih maximalkan sifat termal struktur (radiasi/absorpsi panas), maka plat alumunium tersebut dihitamkan dengan anodizing. Komponen berat lain yang dipakai untuk mengkompensasi berat platform kamera Sony adalah Reaction Wheels, yang dipasang berseberangan dengan kamera di kompartemen bawah mendekati sisi minus Z. Untuk meminimalkan panjang harnessnya seluruh komponen ACS (gyro, wheel drive electronic) ditempatkan pada bagian tersebut.

Untuk alasan yang sama pula, S-band transmiter, diletakkan mendekati S-band antena pada sisi plus Z dan TTC1 mendekati UHF antena pada sisi minus X. Tempat yang tersisa pada kompartemen bawah diperuntukkan bagi star sensor yang perlu mempunyai field of view keluar satelit namun tidak mengarah ke bumi. Kamera Kappa dengan 50 mm lensa ditempatkan di kompartemen atas menghadap ke sisi plus Z yang didedikasikan untuk melihat bumi. Kemudian air coil Y yang membutuhkan area loop maksimal ditempatkan disepanjang sudut kompartemen atas, sementara 2 air coil lain ditempatkan secara orthogonal melalui kedua kompartemen. Tempat yang tersisa di kompartemen atas dialokasikan untuk TTC2 dan PCDH.