تم تصميم دبي سات – 1 بحيث يتوافق مع مدار التزامن الأرضي الشمسي المنخفض على ارتفاع 680 كم. لقد تم تجهيز دبي سات – 1 بألواح شمسية وهو بذلك يتوافق مع معظم صواريخ الإطلاق للأقمار الاصطناعية الصغيرة مثل صاروخ الإطلاق الروسي دنبر حيث يمكن اطلاقه كشحنة اطلاق ثانوية أو شحنة إطلاق أولية. وتكفل مركبة السفينة الفضائية أداء توجيه نمطياً مقداره 0.2 درجة. يزن دبي سات-1 أقل من 200 كجم يشمل 50 كجم كتلة شحنة الوقود المستخدمة في اعادة التوجيه. ويبلغ متوسط استهلاك الطاقة اقل من 150 وات. ويتميز دبي سات – 1 بهيكل من النوع المتراكب الطولي الأمر الذي يسهل عملية تجميعه وفكه ويبلغ قطره نحو 1.2 متر وارتفاعه نحو 1.35 متر. ومعظم وحدات مكوناته موجودة في الغرفة السفلية بينما نجد أن عجلات التفاعل والجيرو موجودة في الغرفة الوسطى. والوصلة مع مركبة الإطلاق مكفولة من خلال مهايىء (محدد لكل مركبة إطلاق) مثبت في أسفل الجسم. أما الوصلة الميكانيكية مع نظام الشحنة الكهروبصرية الفرعي (EOS)  فهي مكفولة من خلال ثلاث نقاط في الغرفة الوسطى.

 

وقد صمم القمر الاصطناعي ليكون عمره الافتراضي الأدنى خمس سنوات للتشغيل بعد إطلاقه إلى المدار.

 

يحتوي القمر الصناعي على الأجزاء التالية:

 

 

يستخدم النظام الفرعي للتحكم و معالجة البيانات في السيطرة على دفق الإتصالات بين جميع وحدات القمر الاصطناعي فيها المعدات المحمولة على القمر. وهي تستخدم أثنين من أجهزة الكمبيوتر المركبة على متن القمر (OBC) منهما جهاز احتياطي وتستخدم أيضاً أربع وحدات قياس عن بعد وسيطرة (TCM) منها وحدتان احتياطيتان ووحدة منظومة تحديد الموقع بواسطة القمر الاصطناعي (GPS) وبرامج كمبيوتر محمولة على المتن.

 

تستخدم أجهزة الكمبيوتر المركبة على متن القمر (OBC) معالج ERC-32 الذي يستخدم في العديد من مهام الاقمار الاصطناعية العالمية. وهذا الجهاز يشمل FOS التي تتحكم في القياس عن بعد والأوامر وتحفظها وتؤدي مهام مجدولة مع مختلف منظومات القمر الاصطناعي الفرعية. ويشتمل أيضاً برنامج التحكم في الطيران (FCS) المتخصص في التحكم في ارتفاع القمر الاصطناعي ويؤدي ايضاً المناورات اذا لزم الأمر.

 

يستخدم اثنان من منظومات التحكم والقياس عن بعد لتجميع البيانات من المنظومات الفرعية والتحكم في مسارها الداخل والخارج من أجهزة الكمبيوتر. وتستخدم وحدة تحديد الموقع بواسطة الأقمار الاصطناعية (GPS) للتزامن الوقتي بين الوحدات ولتحديد موقع القمر الاصطناعي بدقة.

 

 

 

الشكل (1) يوضح مخطط الرسم الوظيفي لمنظومة السيطرة والبيانات الفرعية مع جميع المنظومات الفرعية الأخرى المتصلة بها.

 

 

تستخدم منظومة السيطرة على الوضع في مراقبة القمر الصناعي أو (إن احتاج الأمر) السيطرة والتحكم في وضع القمر الاصطناعي طوال عمر المهمة باستثناء وقت الإطلاق. وهي في وسعها أن تميل القمر الاصطناعي إلى زاوية 45° بطول المسار أو بعرضه. ولديها دقة توجيه أقل من 10 ثواني قوسية وأتزان تحكم أعلى من 0.016 °/ ثانية. تصدر الأوامر في الكمبيوترات المركبة على متن القمر باستخدام برامج التحكم في الطيران (FCS).

 

يتألف النظام من أجهزة الاستشعرات التالية : أجهزة الاستشعار الشمسي الدقيق وغير الدقيق (FSS & CSS) والمقياس المغناطيسي (MAG)   والبوصلة الجيروسكوبية ذات الالياف البصرية وأجهزة الاستشعار النجمي (STS). وكوسيلة تشغيل فإن لها عجلات تفاعل (RW) ووسائل عزم (MT). تتوزع عجلات التفاعل في شكل رباعي السطوح ليكفل أنسب تكرار أدائي. ويتم تفريغها عن طريق أوامر وسائل العزم (MT).

 

جميع أجزاء نظام التحكم في الوضع معتمدة دوليا في مجال الفضاء وسبق استخدام أنواعها في مهام فضائية بنجاح.

 

إن منظومة القدرة الكهربية الفرعية في القمر الاصطناعي تولد الطاقة الكهربية وتخزنها وتنظمها وتوزعها على جميع المنظومات الفرعية بما فيها غرفة الشحنة. وهي مؤلفة من ثلاث مصفوفات طاقة شمسية وثلاث مجموعات بطاريات والكترونيات القدرة الكهربية.

 

تولد المصفوفة الشمسية الطاقة لجميع منظومات القمر الفرعية وللبطاريات. وترتبط مصفوفة الطاقة الشمسية بثلاث ألواح شمسية مفرودة. وتستخدم بطاريات النيكل كادميوم كأجهزة تخزين طاقة لأغراض التشغيل عند احتجاب ضوء الشمس ولتعويض استهلاك الطاقة المفرط خلال ساعات النهار.

 

خلال الاستخدام العادي تستخدم الطاقة المتولدة من مصفوفات الخلايات الشمسية لتوليد أكثر من 330 وات في ضوء الشمس. حيث توزع هذه الطاقة على جميع المنظومات الفرعية في القمر الاصطناعي وتستخدم ايضاً في شحن البطاريات. وخلال وقت احتجلب الشمس تستخدم طاقة البطاريات لجميع المنظومات الفرعية مع الحفاظ على أداء منخفض للمنظومات الفرعية. ويبلغ عمق تفريغ جميع البطاريات الثلاث أقل من 20%.

 

جميع المصفوفات الشمسية والبطاريات معتمدة الاستخدام دولياً في الفضاء وسبق أن استخدمت أنواعها بنجاح في مهام متماثلة أخرى. تتوقف قيم الطاقة على حرارة التشغيل وبالنسبة لدبى سات -1 ستعمل الألواح الشمسية عند درجة حرارة متوسطها 65°. وعند هذه الحرارة:

 

 

وبخصوص دبي سات – 1 فإن سعة البطارية الإسمية لوقت النهار (لثلاث بطاريات) تساوي 18 أمبير ساعة (فعلياً نحو 22 أمبير ساعة عند قياسها). أما سعة البطاريات أثناء الخسوف فتساوي 14.4 أمبير ساعة.

 

  

 

دبي سات – 1 عبارة عن قمر اصطناعي سداسي الشكل مزود بثلاث ألواح شمسية يمكن فردها. ونظام احداثيات القمر معرف كما يلي : + × هو الإحداثي على امتداد اتجاه تصوير كاميرا الفتحة الوسطى وهو عمودي على خط المكشاف، أما الإحداثي + Z فهو متطابق مع المحور البصري لكاميرا الفتحة الوسطى والاحداث +Y هو أتجاه وضعية أحد الالواح الشمسية (SP-C) وهو عمودي على المحوري X +  و + Z وتعرف نقطة أصل الاحداثيات على أنها مركز المهايهىء.

 

يوجد ثلاثة مهايئات S/C متصلة بدعامات القص وتربط القمر بشكل ميكانيكي مع مهايىء فصل مركبة الإطلاق. لكل مهايىء S/C) من المهايئات اثنان من أدوات استشعار الفصل مرتكز على القمر S/C أداة استشعار فصل واحدة مرتكز على مركبة الإطلاق الغرض منها مراقبة حالة الفصل بين القمر الاصطناعي ومركبة الإطلاق.

 

الشكل (2) يوضح هيئة القمر الاصطناعي عندما تكون الواح دبي سات-1 الشمسية مطوية

 

 

الشكل (3) يوضح هيئة القمر الاصطناعي عندما تكون الواح دبي سات-1  الشمسية مفرودة

 

يستخدم نظام توصيل دبي سات – 1 التحكم الحراري السلبي بينما تستخدم نظام شحنة كاميرا الفتحة الوسطى والبطاريات طرق التحكم الحراري الايجابي. ترتبط جميع منظومات التوصيل الفرعية حرارياً مع بعضها البعض علماً بأن كاميرا الفتحة الوسطى معزولة عن أداة التوصيل.

 

يتم التحكم في سخان المنظومة الكهروبصرية (EOS) من خلال وحدة حرارية كهربائية (TPM) وهذا السخان مجهز بنظام احتياطي كامل. كما أن هناك منظومة تحكم في الكترونيات حرارية ونارية(PHCE) تتحكم في السخانات الأخرى. وتعمل سخانات انقاذ البطاريات على وجه الخصوص أثناء فترة ضوء الشمس فقط.

 

للقمر الاصطناعي نوعان من نظم الإتصالات الهاتفية للإتصال بالمحطة الأرضية. فنجد أن مستقبل ومرسل اس – باند يستخدم للقياس عن بعد والسيطرة. أما مرسل اكس – باند فإنه يستخدم لإرسال بيانات الصور إلى المحطة الأرضية.

 

يستخدم أثنان من أجهزة إرسال اس – باند كأجهزة احتياطية. ولجهاز اس تي إكس STX قدرة توليد تساوي 2 وات تكفل +33 دي أم DBm لوصلة البيانات. كما يستخدم ايضاً اثنان من أجهزة استقبال أس – باند كأجهزة احتياطية. وهناك جهاز MMIC يستخدم كجهاز تعظيم قليل التشويش لتكبير الإشارات الضعيفة حيث أنه يتميز بانخفاض التشويش وارتفاع خصائص الاكتساب وهو ذو موثوقية عالية. كما يوجد هوائيان اس – باند أعلى واسفل القمر الاصطناعي ليكفلا تغطية متعددة الاتجاهات. ويشترك STX , SRX  مع هذين الهوائيين من خلال استخدام مزاوج ومقسم قدرة.

 

هناك وحدتان لإرسال الصور (ITU) تستخدمان احتياطياً. تصدر كل وحدة منهما إشارة قوتها 5 وات _( + 37 دي بي ام) لنقل البيانات عالية الدرجة من خلال استخدام تعديل   QPSK.

 

الحمولة الصافية على متن دبي سات – 1 عبارة عن كاميرا بصرية تستخدم للتصوير وهي عبارة عن آلة تصوير ذات ذراع دفع مجهزة بقناة متعددة الألوان واحدة واربع قنوات تصوير متعدد الأطياف على شكل قنوات حمراء وخضراء وزرقاء وأشعة تحت حمراء بالأطوال الموجية التالية:

 

المتعددة اللونية PAN 420 ن م – 720 ن م الزرقاء 420 – 510 الخضراء 510 – 580 ن م الحمراء 600 – 720 ن م والأشعة تحت الحمراء 760 – 890 ن م. يبلغ وضوح الصور المتعددة اللون 2.5 م أما الصور متعددة الأطياف فيبلغ وضوحها 5 م . تتألف كاميرا الفتحة الوسطى من منظومة كهرو بصرية فرعية EOS ومنظومة إدارة الحمولة (PMS).

 

وتتألف المنظومة الكهروبصرية الفرعية من مجموعة المستوى البؤري (FPP) ووحدة معالجة الإشارات (SPM) التي تتالف بدورها من وحدة حرارة وقدرة (TPM) ووحدة تخزين تجميعي وتحكم (MCM).

 

يتكون التليسكوب من عدد من المكونات البصرية والميكانيكية. وهو عبارة عن تليسكوب محوري بصري مشترك بين جميع قنوات تصوير كاميرا الفتحة الوسطى. وهو يتلقى الأشعة الواردة من الأهداف الأرضية ويجمع الأشعة المحصلة في مجموعة مستوى بؤري (FPA). وهو مكون من مجموعة المرايا الأولية (M1A) ومجموعة المرايا الثانوية (M2A) ومجموعة عدسات التصحيح (CLA) وهيكل القياس وغيرها من المكونات البنائية.

 

تتكون مجموعة المستوى البؤري من مكاشف خطية تحول الأشعة المجمعة إلى إشارة فيديو أولية في خمس قنوات تصوير. أما وحدة معالجة الإشارات فإنها تستقبل إشارة الفيديو وتعالجها وتحولها إلى إشارة رقمية ترسل إلى وحدة التخزين والتحكم.

 

تستقبل وحدة التخزين والتحكم الإشارة الرقمية وتخزنها بغرض التحميل المباشر أو التحميل المجدول زمنيا. وهي أيضاً تتولى التحكم الحراري للحمولة والطاقة التي تغذي الالكترونيات وأجهزة الاستشعار.

 

جميع الوحدات مزودة بوسائل احتياطية باستثناء الجزء البصري ومجموعة المستوى البؤري. والشكل (4) يوضح الرسم التخطيطي للشكل الداخلي لكاميرا الفتحة الوسطى كرسم استخدامي.

 

 

 

 

 

الشكل (4) مخطط وظائف استخدام كاميرا الفتحة الوسطى

 

يستطيع مرقاب الأشعة الفضائية أن يقيس اجمالي الجرعة الأيونية من وسط الجزئيات المشحونة في مدارات الاقمار الاصطناعية. ويستخدم المرقاب اربع اجهزة ترانزستور تقيس مؤثرات الحقل من نوع بي المصنوعة من المعدن والأكسيد واشباه المعادن (MOSFETs) لقياس خصائص التيار والفولتية. وتحليل التيار والفولتية بعد ذلك يسمح بقياس كمية جرعة التأين المتراكمة وهي تسمى اجمالي جرعة التأين للأجهزة. والشكل (5) يوضح رسم تخطيطي مبسط لمرقاب الأشعة الفضائية.

 

 

 الشكل (5) مخطط وظائف مرقاب الأشعة الفضائية