CubeBug-1

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Canopus: CubeBug cubesat platform software

Here we are publishing the software for the CubeBug cubesat platform. The version we are releasing here is halfway between CubeBug-1 and CubeBug-2.

It has been refactored after finishing CubeBug-1 and before starting developing CubeBug-2, and has already a lot of the functionality included in CubeBug-2.

From the README file:

Canopus framework and flight computer software for
the CubeBug cubesat platform (http://1.cubebug.org/) All the interesting code is inside src/lib/canopus Canopus is a HAL built from the concept of channels. Higher level
code comunicates with devices (simulated or real ones) using
channels. The real flight computer uses Canopus over FreeRTOS in a TI ARM
TMS570. Also the same high level code can be built on posix
(linux32 and linux64) thanks to Canopus and a port of FreeRTOS
to posix. License ======= Canopus is Satellogic SA Copyright 2013. This code is GPLv3
licensed. Build instructions ================== TI ARM TMS570 ------------- 1. Download and install Code Composer Studio ver 5.4.0.00091 (linux) 2. Import the following projects from projects/torino1500: * halcogen_torino1500 * freertos+trace * canopus+trace * cubebug2+trace 3. Build the projects in that order 4. Upload canopus+trace_torino1500.out to your Torino board X86 and x86_64 -------------- 1. Download and install Eclipse and CDT (C/C++) plugin 2. Import the following projects from projects/linuxXX * frertos_linuxXX * canopus_linuxXX * cubebug2_linuxXX 3. Build 4. Run ./projects/linux64/cubebug2/Debug/cubebug2_linux64 Third party =========== * FreeRTOS Modified GPLv2, permits linking with closed source code * HalCoGen Custom license, redistribution permited with open source * cmockery Copyright 2008 Google Inc. Apache License Version 2.0 Contact us ========== If you are interested or have any question, please send as an email
as at <oss AT satellogic DOT com>

Primer análisis de telemetría (Capitán Beto teléfono Casa)

Luego de unas semanas de trabajo duro, y con mucha ayuda de la comunidad de radioaficionados, logramos coleccionar una serie de beacons con telemetría de El Capitán Beto.

Se pueden ver algunos beacons al principio y otros al final. Hubo unos días que no pudimos decodificar la telemetría pero después volvimos a ponernos en contacto con el CubeBug-1.

SolarArrayBattV

En este primer gráfico vemos las tensiones generadas por los paneles solares. En rojo y azul (~9V) son paneles 2U y en amarillo (~5V) paneles 1U.

Cada panel 2U mide 10x20cm y cada panel 1U mide 10x10cm (con lo cual genera menos power)

También vemos en verde la tensión de la batería que anda siempre cerca de los 8V (carga total es 8.4v, el mínimo aceptable es 6.4v).

Son interesantes las 3 mediciones tomadas a partir del 20 de mayo del 2013 donde la generación es 0. Estos fueron beacons escuchados con el satélite eclipsado (cuando El Capitán Beto se esconde del sol atrás de la tierra)

También se puede ver en esas mediciones que la tensión de batería queda estable. Esto es un buen indicador de funcionamiento del sistema de power!!

SolarISense

En este tercer gráfico se puede ver la generación de corriente de los paneles solares. Array1+ es opuesto a Array1- y Array2+ es opuesto a Array2- con lo cual nunca generan energía al mismo tiempo.

BusCurrent

Por otro lado acá se puede ver el consumo de corriente en los dos buses del satélite, para 3.3V y 5V. El consumo es estable. Para la operación normal se usa el Bus de 3.3V, y se notan picos de consumo en el bus de 5V (~1A) que es cuando la radio está transmitiendo.

Gyroscope

En este gráfico se pueden ver las mediciones del giróscopo en los tres ejes. En los primeros beacons ya pudimos ver que el Capitán Beto estaba estable, y como se explica en este post de ayer el satélite empezó a girar, pero después de eso lo vimos estable nuevamente: buenas noticias para el sistema de control de actitud!! El Capitán Beto tiene actitud!

Magnetometer

Para interpretar las lecturas del magnetómetro hay que tener en cuenta que el campo magnético de la tierra depende fuertemente de la ubicación  geográfica en el momento de la medición. Lo que podemos ver de estos datos es que las mediciones son consistentes y que lecturas tomadas desde la misma estación terrena nos dan resultados parecidos. De todas formas estos datos están “sucios” por la presencia de un motor con imanes dentro del capitán.

Temp

Por último tenemos las mediciones de temperatura. Vemos que la IMU está un poco más fría que el resto. Esto es porque se encuentra más cerca del borde del satélite. Además la batería para poder funcionar bien tiene calentadores que evitan que se enfríe de más. También está la radio que transmite cada 30’ un beacon y por eso sube un poco la temperatura, ya que disipa un poco de potencia.

Temp

A medida que vayamos recibiendo más telemetría y podamos hacer experimentos y bajar resultados vamos a poder entender más lo que le va pasando a nuestor querido Capitán Beto en su periplo por el espacio.

You spin my head right round, right round…

Since the beginning of CubeBug-1’s life in orbit we’ve been receiving reports of hearings from people all around the world, some of them with audio recordings, and some of them with decoded data (telemetry beacons).

The first decode we received was from CalPoly, but soon enough we started receiving more from all around the world (hearings from @JA5BLZ, @JA6PL, and a bunch from @LU4EOU, decoded also with help from @JA0CAW, @VK5HI, @DK3WN and @PE0SAT). Here the Satellogic team was also working, decoding a few more and now that we’ve improved a lot our Ground Station, we also started receiving and decoding our own.

Though we have only decoded a few of the around 200 reported hearings, we can already start to understand what’s going on 630Km above the ground.

We’ve been receiving only a few reports of fadings in CubeBug-1 signal for many weeks already. This may mean the satellite is rotating on some of its axis.

Apparently something in our dynamical model is not as tuned as we thought, because once stabilized the satellite should remain well withing 1 degree per second of total accumulated angular speed. The good news are that even with this low frequency but repeatable phenomena we are still able to acquire a low energy state after the destabilization. 

The first report of fading that we unmistakably attributed to rotation was sent to us on the 9th of May by @BK5HI (Colin Hurst). The most important signal of this is that the fading occurs periodically but falls on different moments inside each beacon:

image

image

image

Until recently we couldn’t really confirm that this fading was due to spinning, so we also were not sure if El Capitán Beto was able to acquire steady state on his own. It could have fallen into a local minimum on launch and the attitude stabilization system could have never actuated, since it only pulses our magnetorquers when the satellite spins above a certain threshold.

On a steady attitude, the reported values for the Gyroscopes read:

                Beacon

Gyro X:   0.114 dps
Gyro Y:    -0.755 dps
Gyro Z:   -0.045 dps        

Yesterday at 1:59 UTC we received a fantastic hearing report from @JA6PL (Iji Yoshitomo). His recording shows a fading pattern very similar to the one we saw above, but besides the fading he was able to decode two of our beacons, each with telemetry spaced about 30 seconds.

                Beacon 1           Beacon 2

Gyro X:   -2.135 dps         -12.288 dps
Gyro Y:    9.017 dps         -25.063 dps
Gyro Z: -26.170 dps         -22.010 dps

His report of spinning was consistent with two previous reports at 00:00 UTC and 00:40 UTC of fast fading in the signal. But the most interesting part of that decode is that it is consistent with our simulations of CubeBug-1’s detumbling control law, in which the measured angular speed in X and Y oscillate but decrease in maximum amplitude but Z decreases steadily. By simulating the previous angular speed we obtain the following graph, and also see that the satellite acquires a low energy state in about one orbit. All the hearings and decodes we received after Iji San’s one indicate steady low energy state.

image 

So, even though we don’t know what is making us loose steady state once every a few days, we do know that our detumbling controller seems to be working in a way that closely resembles our simulations :-)

Last night the CubeBug-1 was stable again, and earlier today we could verify it:

                Beacon

Gyro X:   -0.076 dps
Gyro Y:    -0.832 dps
Gyro Z:   -0.167 dps        

Amazing!

Also, we can’t stop thanking all the amateur radio enthusiasts that keep on helping us study whats happening up there. Thanks!

Charla en un colegio secundario

Kharsa (Alan Kharsansky) y Vila (David Vilaseca) estuvieron el viernes pasado en la Escuela Tecnica Ort sede Belgrano, en donde estudiaron, para darle una charla a los alumnos de entre 14 a 18 años y contarles un poco de que se tratan los satélites, que dificultades hay al hacer uno y un poco como fue lo que hicimos para terminar El Capitán Beto.

Le cuentan a los chicos un poco de que se trata todo. Rápidamente explican como es que orbitan los satélites (van muy rápido!), a que distancias están, cuantos hay (unos 4000 funcionando) que cosas tienen que resistir durante el lanzamiento y en órbita. Cuentan mínimamente la historia espacial, los costos, prestaciones y dimensiones de los satélites tradicionales (cuantas antenas tienen los de GPS!) y los comparan con el CubaBug-1.

Después ya empiezan a hablar de como trabajamos en Satellogic para hacer El Capitán Beto, y hay una foto de la sala limpia de INVAP S.E. donde tuvimos la suerte de poder trabajar, y varias fotos del CubeBug-1 mientras lo íbamos armando, hablan de sus componentes, de los distintos modelos que hicimos y las distintas pruebas para calificar el satélite para vuelo.

Con suerte nosotros también logramos que más gente estudie ciencias.

Acá está el video completo de la charla

Distintos modelos usados durante el desarrollo.

Different models used during development.

Parte final de la integración de El Capitán Beto

May 3

Los radioaficionados son geniales

(English version)

Estos últimos días desde el lanzamiento sentí algo fuerte que hace mucho no sentía: el amor y la ayuda de gente a la que no conozco, y que nos ayudaron todo lo que pudieron, y a veces un poco más.

Una vez que el satélite está en órbita, la única forma de saber como está, si está funcionando, si las baterías están bien, si se pueden cargar de la energía de los paneles solares, etc. es sintonizando la radio en la frecuencia correcta (437,438MHz), apuntando la antena al lugar donde El Capitán Beto se supone que está en ese momento, y cruzar los dedos (y morderse las uñas al mismo tiempo si es posible). Hasta que no escuchás un bip, no hay forma de saber ni siquiera si sobrevivió a las fuerzas del lanzamiento, donde fuimos lanzados juntos con otros satélites, como el PEGASO ecuatoriano.
 

Unas pocas horas después empezamos a recibir los primeros reportes de escuchas de todo el mundo. Esperábamos recibir algunos emails, pero la respuesta fue realmente increíble, no sabíamos que hacer.
 
Pensamos que recibimos el primer reporte, pero después encontramos otro anterior, y después recibimos otro más, reportando una escucha aún anterior. No estábamos solos intentando escuchar al CubeBug-1, había una comunidad entera de gente increíble, apuntando sus antenas al cielo, todos buscando una cajita con su antenita.
 

image

Recibimos reportes de Argentina, Holanda, Japón, Alemania, Australia, Estados Unidos, Francia, Sudán, Ecuador, y seguro me olvido algunos (Siempre puedo editar el post, por favor avísenme).

Si los números te gustan, ya nos enviaron más de 10GB de archivos de audio y datos, leímos más de 20 posts en blogs sobre reportes y análisis técnicos de la información, intercambiamos más de 200 emails en sólo unos pocos días. Algunos se tomaron el tiempo para cortar los archivos grandes en pedazos, y pasaron horas (literalmente) en conexiones de internet lentas, para poder enviarnos los archivos, solamente porque comprenden cuan importante es para nosotros saber si todo va bien, y realmente sirvió mucho para calmar las ansiedades.

Y además, nos damos cuenta que lo están disfrutando!

Cuando la cosa se pone complicada, porque no es fácil escuchar lo que El Capitán tiene que decir, se ponen a discutir como van a subirse a sus torres para cambiar las antenas, o como piensan mejorar sus amplificadores, o si la lluvia les rompe algo, van y buscan un repuesto en una caja llena de cosas, y están listo de nuevo para la próxima pasada. No hay problemas, solo desafíos e ideas.

Casi enseguida nos dimos cuenta que el CubeBug-1 estaba bien. Y fue sólo porque alguien nos mandó un archivo de audio y que otros le saltaron encima hasta que lograron decodificarlo, que ahora podemos saber que todos los signos vitales del Beto están bien, incluso quizás demasiado bien para ser verdad para nuestro primer satélite. Betería: Ok, Paneles Solares: Ok, Temperaturas: Ok, Estabilización: Ok!

Algunos radioaficionados estuvieron sentados escuchando cada vez que el CubeBug-1 pasó sobre sus casas, 4 a 6 veces por día, y algunos se disculparon porque tenían que trabajar, comer o estar con sus familias. Es genial todo el cariño que estamos recibiendo.

Y ahora somo un gran grupo de viejos amigos, intercambiando ideas, haciendo preguntas y compartiendo conocimiento desinteresádamente. Y todo esto en una sola semana.

Bueno, eso es todo, ahora puedo volver a escribir cosas técnicas, que creo que me salen mejor, pero sólo por esta vez:

Muchas gracias, Thank you very much, Domo arigato gozaimasu, Vielen Dank, Heel hartelijk bedankt, Shoukran jasilan, Merci beaucoup a todo el LU1VZ,LU4EOUPA3WEG, @PE0SAT, VK5HI, JA0CAW, ST2NH, JE9PEL, @DK3WN,@JR8LWY@JA5BLZ@NW_PolySat, F1GZV, VK5DG, y todos los que vendrán! 

May 3

We love the amateur radio enthusiasts

(En español, and with a picture and launch video)

This last few days since the launch, I felt something I haven’t felt so strong before: the help and love of people I don’t even know, who  helped us with all they could, and sometimes even more.

Once the Satellite is in orbit, the only way to know what’s going on, if it’s still working, if the batteries are ok, if they are charging with energy from the solar panels, etc. Is by tuning the radio to the right frequency (437.438Mhz), pointing the antenna to where El Capitan Beto is supposed to be at the moment, and crossing your fingers. Until you heard the first blip, you don’t know if it even survived the forces of the launch.

After only a few hours we started receiving the first reports from all over the world. We expected to get a few emails, but the response was overwhelming, we didn’t know how to handle it.

We thought we got a first report, but then found another one from earlier, and then we received another one, reporting from an even earlier hearing. It was not only us trying to hear the CubeBug-1, there was a whole community of incredible people with their antennas pointing to the sky, all looking for a small box and its tiny antenna.

We received reports from Argentina, The Netherlands, Japan, Germany, Australia, USA, France, Sudan, Ecuador, and I’m forgetting some (I can always edit the post, so please let me know).

If you like the numbers, we already collected 10GB of audio and data files from people who sent them, read more than 10 blog posts on reports and technical analysis of the data, exchanged more than 200 emails in only a few days. Some even took the time to break a large file in peaces, and spend hours (literally) in a slow connection to send us the files, just because they understand how important it is for us to know if it’s all going fine out there, and it really really help to soothe the spirits.

And we can also tell they enjoy doing it.

When it got difficult, because it’s not easy to hear what El Capitán has to say, they go about how they are going to climb their towers and change their antennas for a better one, or improve their amplifiers, or if the rain breaks one of them, they go and fish a replacement from a big box, and are ready again for the next pass. It’s just great and wonderful. There are no problems, only challenges and ideas.

We could very early tell that the CubeBug was healthy, and It was only because one sent us an audio file and a few others worked on it until one cracked it open, that we now know that all the signals that we can read from Beto are alright, even a bit too good to be true for our first satellite. Bettery: Ok, Solar Panels: Ok, Temperature: Ok, Stabilization: Ok.

A few of them where there every time CubeBug-1 passed over their houses, 4 to 6 times a day, and some even apologized if they had to skip some because they had to work, eat or be with their family. I couldn’t believe all the love we were getting.

And we are all now a big group of old friends, exchanging ideas, asking questions and selflessly sharing knowledge (it’s usually me who listens, of course), and it’s only been a week.

Thats’s it, now I can go again and write technical posts, which I think I do best, but just for this one:

Thank you very much, Domo arigato gozaimasu, Vielen Dank, Heel hartelijk bedankt, Shoukran jasilan, Merci beaucoup y Muchas gracias to all LU1VZ, LU4EOUPA3WEG, @PE0SAT, VK5HI, JA0CAW, ST2NH, JE9PEL, @DK3WN, @JR8LWY, @JA5BLZ@NW_PolySat, F1GZV, VK5DG, and all to come (I just had to go and add one more after I finished writing, it’s wonderful). 

May 2

NORAD switched object designators, new TLE for CubeBug1

It seems NORAD named the upper stage and Gaofen 1 satellite in their title line designators, but while doing so mixed up the satellite number and international designators for the three cubesats, including us.

For those tracking us, we now believe Capitán Beto (and PEGASO) to be either 2013-018B (satellite number 39151) or 2013-018D (satellite number 39153). For an explanation we invite you to continue reading this post.

In this link you can download a file containing the five original objects that NORAD was tracking as of the 29th of April:

2013-018A               
1 39150U 13018A   13118.80078579  .00000923  00000-0  14934-3 0   145
2 39150  98.3633 194.7289 0019873 196.2370 163.8212 14.73709517   386
2013-018B               
1 39151U 13018B   13118.79682449  .00000610  00000-0  96238-4 0   142
2 39151  98.0660 194.5403 0017505 234.1269 125.8326 14.75936166   387
2013-018C               
1 39152U 13018C   13118.79640589  .00002264  00000-0  33426-3 0   137
2 39152  98.0542 194.5402 0017195 237.8369 122.1189 14.76175370   371
2013-018D               
1 39153U 13018D   13118.79618281 -.00001806  00000-0 -25237-3 0   103
2 39153  98.0767 194.5477 0016894 238.5644 121.3911 14.76294607   393
2013-018E               
1 39154U 13018E   13118.79617484 -.00000946  00000-0 -12859-3 0    96
2 39154  98.0752 194.5446 0017040 239.7477 120.2077 14.76301270   391

There you can clearly see that 13018E and 13018D have almost the same inclination, 98.0767 and 98.0752 respectively  Based on this we suppose they are CubeBug-1 and PEGASO because they were both sharing the same 3U deployment pod, PEGASO was in the front occupying one U and CubeBug-1 at the back in the other two Us. DK3WN has a very interesting post on why he believes object D is CubeBug-1. At the moment those TLEs show both objects almost stuck together at less than 9km, while for example the distance between D and B (we supposed B was Gaofen 1 and NORAD confirmed this with their name change) is in the order of 650km.

In the current version of the NORAD TLEs, as of the moment of this post and the first one to have identified GAOFEN 1 and CZ-2B R/B, you can see that the inclination for 13018E has gone up to 98.3619:

GAOFEN 1                
1 39150U 13018A   13122.32213913  .00000969  00000-0  14819-3 0   254
2 39150  98.0652 198.0596 0017534 222.5044 137.4822 14.75943247   909
2013-018B               
1 39151U 13018B   13122.32062517  .00001434  00000-0  21386-3 0   252
2 39151  98.0756 198.0709 0017193 227.4949 132.4813 14.76309455   903
2013-018C               
1 39152U 13018C   13122.32114794  .00000819  00000-0  12579-3 0   258
2 39152  98.0533 198.0536 0017267 225.8299 134.1540 14.76184346   891
2013-018D               
1 39153U 13018D   13122.25283170  .00000695  00000-0  10758-3 0   211
2 39153  98.0761 198.0021 0016956 227.8742 132.1029 14.76310203   908
CZ-2D R/B               
1 39154U 13018E   13121.85613652  .00000610  00000-0  10152-3 0   180
2 39154  98.3619 197.8780 0020118 186.8470 173.2465 14.73712766   840           

Of the six traditional Keplerian Elements the inclination is the one that requires the more energy to change, so we suppose this was an arbitrary switch in designator by NORAD. The objects that are now being tracked as B and D do keep the original inclinations in which we suppose PEGASUS a CubeBug-1 where injected in orbit.

Maybe the best way to identify the correct TLE is to look for 98.0761 in the second line.

TLE is for Two Line Elements, and is a numeric description of the orbit a satellite follows. This information is vital to point the antennas and know where to expect the satellite to be at any time, if it’s wrong, then it’s very hard to find the satellite in the sky.

If you are interested in orbital mechanics and science fiction, we can not cease to recommend Anathem by Neal Stephenson. A speculative science fiction novel in which epistemology, physics and orbital mechanics are an important part of the plot. The fact that the inclination is the hardest to change of the six Keplerian Elements is even a somewhat important part of the plot of one of its characters!