Introduction to Satellite Ground Segment Systems Engineering: Principles and Operational Aspects

بخش زمینی ستون فقرات اساسی هر پروژه ماهواره ای است، اما معمولاً برای عموم یا کاربر نهایی یک سرویس ماهواره ای قابل مشاهده نیست. همچنین بخش عمده ای از ادبیات فضایی منتشر شده موجود بر روی ماهواره یا زیرسیستم های آن تمرکز دارد. این کتاب سعی می‌کند این شکاف را پر کند و به مفاهیم مهندسی سیستم‌ها می‌پردازد که در طراحی، توسعه، صلاحیت، و استقرار بخش کنترل زمینی مورد نیاز برای راه‌اندازی یک ماهواره، یک صورت فلکی یا حتی یک وسیله نقلیه فضایی سرنشین‌دار به کار می‌رود.<. /p>

حوزه مهندسی بخش زمین به طور قابل توجهی در سال‌های اخیر تکامل یافته است که عمدتاً توسط پیشرفت‌های عمده در بخش فناوری اطلاعات هدایت می‌شود. مجازی‌سازی سخت‌افزار یا در دسترس بودن خدمات محاسبات ابری بر اساس تقاضا، نمونه‌های معمولی از فناوری‌های جدید هستند که مفاهیم اساسی معماری را که قبلاً در بخش‌های زمین میراث استاندارد بودند، تغییر داده‌اند. علاوه بر این، افزایش شدید حملات سایبری - امروزه یک خطر بزرگ برای تقریباً تمام زیرساخت‌های حیاتی مبتنی بر فناوری اطلاعات - باعث شده است که یک معماری مقاوم در برابر تهدیدات سایبری به یکی از الزامات طراحی ضروری برای مهندسین بخش زمین تبدیل شود. صور فلکی بزرگ جدیدی که اخیراً به فضا فرستاده شده اند و تا صدها شی پرنده را به فضا پرتاب کرده اند، نیازهای بسیار سختی را در بخش زمینی برای عملیات ماهواره ای خودکار ایجاد کرده اند. این موضوعات و موارد دیگر در فصول کتاب، همراه با توضیح مفصل درباره مرتبط‌ترین اجزای یک معماری معمولی قطعه زمین، مورد بررسی قرار گرفته‌اند. الزامات عملکردی اساسی، ویژگی‌های طراحی، و مهم‌ترین رابط‌های بخش زمینی و فضایی به تفصیل مورد بررسی قرار گرفته و توضیح داده شده‌اند که با تعداد زیادی از ارقام برای درک آسان‌تر پشتیبانی می‌شود.

این کتاب. در سطح مقدماتی نگهداری می شود و به تازه واردان اجازه می دهد با این موضوع نسبتاً پیچیده آشنا شوند. بنابراین برای دانشجویان فارغ التحصیل مناسب است، اما می تواند به همان اندازه به عنوان منبع اطلاعاتی ارزشمندی برای مهندسان فضایی باتجربه ای باشد که به دنبال به دست آوردن درک عمیق تر از زیرساخت های بخش زمینی و فرآیندهای مهندسی سیستم های مرتبط هستند. همچنین می تواند به مدیران پروژه کمک کند تا با مهندسان سیستم خود، توسعه دهندگان ماهواره برای تعریف رابط های بخش زمینی خود، و اپراتورهای ماهواره برای بهبود روش های پروازی و زمینی خود، تعامل بهتری داشته باشند. این بسیار مناسب برای همه افرادی است که قصد دارند شغلی در مهندسی سیستم های بخش زمینی ماهواره ای شروع کنند.

The ground segment is the fundamental backbone of every satellite project, yet it is usually not visible to the public or the end user of a satellite service. Also the bulk of existing published space literature tends to focus on the satellite or its subsystems. This book tries to fill this gap and addresses systems engineering concepts applied to the design, development, qualification, and deployment of the ground control segment required to operate a single satellite, a constellation, or even a manned space vehicle.

The domain of ground segment engineering has significantly evolved in recent years, mainly driven by major advances in the IT sector. Hardware virtualisation or the availability of on-demand cloud computing services are typical examples of new technologies that have changed fundamental architectural concepts previously standard in heritage ground segments. Furthermore, the stark increase of cyber attacks - today a major risk to almost all critical IT based infrastructure - has made a cyber threat resilient architecture to become one of the indispensable design requirements for ground segment engineers. The new mega constellations recently put into space deploying up to several hundred of flying objects have put very demanding needs on the ground segment for automated satellite operations. These topics and more are addressed in the book’s chapters, along with a detailed explanation of the most relevant components of a typical ground segment architecture. The basic functional requirements, design features, and the most important ground and space segment interfaces are addressed and explained in detail, supported by a wealth of figures for easier understanding.

This book is kept at an introductory level, allowing newcomers to get familiar with this fairly complex subject matter. It is therefore suitable for graduate students, but can equally serve as a valuable source of information for already experienced space engineers who seek to gain a deeper understanding of the ground segment infrastructure and related systems engineering processes. It can also help project managers to better interact with their systems engineers, satellite developers to define their ground segment interfaces, and satellite operators to improve their flight and ground procedures. It is very well suited for everyone intending to start a career in satellite ground segment systems engineering.