Mars-laskeutujan sähköisten järjestelmien mitoitus tieteellisten operaatioiden optimoimiseksi

Show simple item record

dc.contributor.author Haukka, Harri
dc.date.accessioned 2022-04-04T10:44:20Z
dc.date.available 2022-04-04T10:44:20Z
dc.date.issued 2021
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/10138/342351
dc.description.abstract Avaruushankkeissa energian saatavuus ja riittävyys ovat kriittisiä tekijöitä. Kun siirrymme kauemmaksi Auringosta, vähenee säteilyvuontiheys etäisyyden neliöön. Tämän vuoksi säteilyvuo Marsissa on noin 43 prosenttia säteilyvuosta Maassa. Marsin erityispiirteenä on myös kaasukehä, pölymyrskyt sekä kaasukehässä leijaileva hiekka, jotka vaikuttavat pinnalla olevan laskeutujan vastaanottamaan säteilyvuohon. Yleisimmät menetelmät sähköenergiaa tuottamiseksi mars-laskeutujissa ovat aurinkopaneelit ja radioisotooppinen lämpösähkögeneraattori (RTG). RGT tuottaa energiaa tasaisesti, riippumatta vallitsevasta säteilyvuosta. Pienempien laskeutujien kohdalla yleensä riittää aurinkopaneeleiden ja akuston yhdistelmä. Tässä työssä on kuitenkin huomioitu mahdollisuus käyttää RTG:tä osana energiantuottojärjestelmää. Hyötykuorma ja palveluelektroniikka asettavat lähtökohdat energian- ja tehontuottojärjestelmän suunnitteluun. Tässä täytyy ottaa huomioon paitsi edellä mainittujen yksityiskohtaiset sähköiset vaatimukset, niin myös laskeutujan mukanaan tuomat massa- ja tilarajoitukset. MetNet-laskeutuja on suhteellisen pieni ja rajoittaa mm. akuston ja käytettävissä olevien aurinkopaneeleiden sekä RTG:n ominaisuuksia. Työssä kehitetty optimointityökalu antaa käytännössä rajattoman mahdollisuuden muokata energiajärjestelmän osien kokonaisuutta, mutta laskeutujan asettamien rajoituksien vuoksi, emme simuloi epärealistisia vaihtoehtoja. Optimointityökalu kehitettiin kahdessa vaiheessa. Ensin MS Excelillä, jonka avulla määriteltiin realistiset lähtökohdat mm. aurinkopaneeleiden ja akkujen määräksi sekä tarkasteltiin staattista toimintatilaa eri säteilyvuontiheyksillä ja alijärjestelmien hyötysuhteilla. Toiseksi Pythonilla, joka sisältää kaikki Excel-työkalun ominaisuudet. Tällöin voimme tarkastella järjestelmän toimintaa halutulla ajanjaksolla sekä muuttuvalla säteilyvuontiheydellä mihin vuorokauden ja vuodenaikaan tahansa. Marsin pinnalla sijaitsevien laitteiden täytyy toimia täysin autonomisesti. Tällöin energian saatavuus ja sen optimoitu käyttö ovat tärkeitä. Laskeutujan palveluelektroniikan pitää pystyä toimimaan myös ei-optimaalisessa tilanteessa ja tarvittaessa keskeyttää tieteelliset toiminnot. Näitä operaatioita ohjataan ns. syklogrammeilla, eli etukäteen ohjelmoiduilla toimintasuunnitelmilla, joita laskeutujan tietokone toteuttaa tarpeen mukaan. Työssä on simuloitu syklogrammeja eri toimintaolosuhteille hyödyntäen kehitettyä optimointityökalua.
dc.language.iso fi
dc.publisher Aalto-yliopisto
dc.subject Mars
dc.subject cyclogram
dc.subject optimization
dc.subject MetNet
dc.subject energy
dc.subject MiniPINS
dc.title Mars-laskeutujan sähköisten järjestelmien mitoitus tieteellisten operaatioiden optimoimiseksi
dc.identifier.urn URN:NBN:fi-fe2022040126698
dc.contributor.organization Ilmatieteen laitos fi
dc.contributor.organization Finnish Meteorological Institute en
dc.format.pagerange 106+45
dc.type.okm G2 Pro gradu, diplomityö, ylempi amk-opinnäytetyö fi
dc.type.okm G2 Master's thesis, polytechnic Master's thesis en

Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View Description
Harri_Haukka_64397H_Final.pdf 25.36Mb PDF View/Open Harri_Haukka_64397H_Final.pdf

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record