Kosmické inženýrství
| Kód | Zakončení | Kredity | Rozsah | Jazyk výuky |
|---|---|---|---|---|
| B3M37KIN | Z,ZK | 6 | 2P+2L | česky |
- Garant předmětu:
- René Hudec
- Přednášející:
- Kristian Hengster-Movric, Martin Hromčík, René Hudec, Václav Navrátil, Petr Ondráček, Stanislav Vítek
- Cvičící:
- Kristian Hengster-Movric, Martin Hromčík, Václav Navrátil, Ondřej Nentvich, Petr Ondráček, Martin Urban, Stanislav Vítek
- Předmět zajišťuje:
- katedra radioelektroniky
- Anotace:
-
Předmět studenty seznamuje se základy fyziky kosmického prostředí a s technologiemi používanými v kosmických systémech, tělesech a nosičích a s metodami sloužícími pro návrhy a přípravy kosmických misí. Předmět zahrnuje detailní popis přístrojového vybavení kosmických těles a jeho odolnosti na vnější vlivy kosmického prostředí, rozbor přístrojů a systémů pro kosmická tělesa a metody jejich testování. Poskytne základní přehled o trajektoriích kosmických těles a jejich aplikacích. Předmět se rovněž zabývá optoelektronikou v kosmických systémech, užívaným senzorům, jejich modelování a popisu. Rozebírá principy souvisejících výpočtů, simulací a jejich zpracování.
- Požadavky:
-
Fyzika na bakalářské úrovni, základy Matlabu, C/C++ a Pythonu
- Osnova přednášek:
-
1. Kosmická fyzika. Podmínky kosmického prostředí a jeho specifika. Vakuum. Kosmické záření a částice a jejich variace s časem a místem. Van Allenovy radiační pásy, magnetosféra, ionosféra, impakty mikrometeroroidů a debris. Základy astronomie a kosmologie.
2. Vznik a vývoj vesmíru, teorie relativity. Galaxie, aktivní galaxie, supernovy, pulzary, kvazary, gama záblesky, rudý posuv, stáří vesmíru. Kosmické pozaďové záření. Sluneční soustava a planetární a kometární mise.
3. Kosmické materiály a technologie. Jejich chování ve specifickém prostoru (vakuu), charging a outgasing a optimalizace. Radiační interakce s materiálem, radiační efekty.
4. Družice a kosmické sondy. Základní kategorie, aplikace a jejich design. Zdroje elektrické energie. Termální ochrana. Návrh kosmických misí. Landery a orbitery.
5. Palubní zařízení družic a kosmických sond a jejich design. Pozemní segment. Data handling a transmise, telemetrie. Piko a nanosatelity.
6. Dynamika letu satelitu. Linearizace, lineární analýza, póly, módy.
7. Stabilizace a řízení orientace pomocí trysek, reakčních kol, rotací.
8. Problém desaturace reakčního kola. Kooperativní řízení založené na kombinaci trysek a reakčních kol.
9. Stabilizace orientace během translačních manévrů.
10. Kosmická elektronika a její specifika. Software a programy pro kosmické lety a projekty. Jejich specifika a aplikace. Testy kosmických systémů a přístrojů. Testovací podmínky a kritéria. TRL palubních systémů a přístrojů.
11. Kosmické transportní prostředky, nosné rakety, raketoplány a alternativní transportní kosmické systémy. Princip raket na kapalná a pevná paliva, hybridní rakety. Vhodné orbity a trajektorie kosmických těles s ohledem na specifické aplikace, Lagrangeovy body. Flyby.
12. Kosmické lety s lidskou posádkou a jejich specifika zejména s ohledem na technické zabezpečení a požadavky na palubní systémy. Kosmické lodě a orbitální stanice. Dlouhodobé pilotované lety, pilotované měsíční a planetární mise.
13. Kosmická optika. Optoelektronické systémy pro vesmír. Optické, rentgenové, infračervené, rádiové, a gama teleskopy, kamery a systémy. Jejich ochrana před vlivy kosmického prostoru, shielding.
14. Kosmické navigace a telekomunikace. Dálkový průzkum, jeho druhy a využití. Multispektrální snímky a jejich aplikace.
- Osnova cvičení:
-
Laboratorní cvičení v rámci první poloviny semestru budou zaměřena na praktická ověření základních principů
kosmické přístrojové techniky, dílčích systémů a subsystémů a metod návrhu kosmických misí. V rámci druhé poloviny budou vytvořeny skupiny studentů po 2-3, které následně budou řešit úlohy z oblasti vyučované látky. Na úloze budou pracovat společně s cvičícím tak, aby na konci semestru mohli prezentovat řešení formou krátké prezentace (cca 10 min.). V rámci cvičení budou rovněž organizovány exkurze.
- Cíle studia:
- Studijní materiály:
-
[1] Maimi A. K., Agrawal V.: Satellite technology-principles and applications, Wiley 2007, ISBN: 978-0-470-03335-7
[2] Fortescue P.,Stark J., Swinerd G.: Spacecraft systems engineering, 3rd edition, Wiley 2003, ISBN: 978-0-470-85102-9
[3] Tribble, Alan C.: Space Environment Implications for Spacecraft Design. Princeton University Press 2003, ISBN: 978-0-69-110299-3
- Poznámka:
- Další informace:
- https://moodle.fel.cvut.cz/courses/B3M37KIN
- Rozvrh na zimní semestr 2023/2024:
-
06:00–08:0008:00–10:0010:00–12:0012:00–14:0014:00–16:0016:00–18:0018:00–20:0020:00–22:0022:00–24:00
Po Út St Čt Pá - Rozvrh na letní semestr 2023/2024:
- Rozvrh není připraven
- Předmět je součástí následujících studijních plánů:
-
- Kybernetika a robotika - Systémy a řízení 2016 (povinně volitelný předmět)
- Kybernetika a robotika - Robotika 2016 (povinně volitelný předmět)
- Kybernetika a robotika - Senzory a přístrojová technika 2016 (povinně volitelný předmět)
- Kybernetika a robotika - Letecké a kosmické systémy 2016 (povinný předmět oboru)
- Kybernetika a robotika - Kybernetika a robotika 2016 (povinně volitelný předmět)
- Letectví a kosmonautika - obor Avionika (povinný předmět oboru)
Podmínkou zápisu na předmět B3M37KIN je, že student si nejpozději ve stejném semestru zapsal příslušný počet předmětů ze skupiny BEZBM