Mục tiêu chung: Làm chủ công nghệ vệ tinh nhỏ, tự thiết kế và chế tạo vệ tinh nhỏ quan sát trái đất theo các quan điểm chỉ đạo của “Chiến lược nghiên cứu và ứng dụng công nghệ vũ trụ đến năm 2020” và từng bước hiện thực hóa kế hoạch phát triển vệ tinh “Made in Vietnam” của Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Mục tiêu cụ thể: Để từng bước thực hiện nhiệm vụ quan trọng này, đề tài sẽ hoàn thành một số mục tiêu cụ thể như sau:
- Thiết kế, chế tạo, tích hợp, thử nghiệm tại Việt Nam một vệ tinh quan sát trái đất siêu nhỏ cỡ nano (4-6 kg).
- Thiết kế, tích hợp một hệ nhận dạng tự động tàu thủy (Automatic Identification System - AIS) là một trong hai payload của vệ tinh này.
- Thiết kế, tích hợp một thiết bị chụp ảnh quang học là payload thứ hai của vệ tinh trên. Thiết bị chụp ảnh quang học này được sử dụng để phục vụ quá trình xác thực chất lượng bộ điều khiển tư thế trên vệ tinh khi hoạt động trên quỹ đạo.
- Phóng, vận hành và đánh giá hoạt động của vệ tinh trên quỹ đạo từ 3 đến 6 tháng.
- Vận hành thử nghiệm các thiết bị lắp ráp và kiểm tra vệ tinh dưới 50 kg được lắp đặt tại Trung tâm Vũ trụ Việt Nam.
- Góp phần đào tạo nguồn nhân lực trong lĩnh vực chế tạo vệ tinh nhỏ.

1. Tài liệu thiết kế, chế tạo vệ tinh
Trong các thành phần của công nghệ phát triển vệ tinh, quy trình sản xuất luôn là thành phần quan trọng, có ý nghĩa sống còn trong việc phát triển công nghệ cao nói chung đặc biệt là trong phát triển vệ tinh nói riêng do tính phức tạp, yêu cầu về chất lượng, an toàn, ổn định, bền vững rất cao của hệ thống. Quy trình này cần được nghiên cứu, ứng dụng một cách nhuần nhuyễn, chặt chẽ trong toàn bộ quá trình phát triển vệ tinh để đảm bảo về chất lượng và tiến độ của toàn bộ quá trình thiết kế, phát triển, thử nghiệm và vận hành vệ tinh. Tiêu chuẩn được áp dụng cụ thể để phát triển sản phẩm vệ tinh của Đề tài là tiêu chuẩn ECSS-E-ST-10C cho quản lý dự án phát triển và vận hành vệ tinh. Đề tài phát triển NanoDragon dự kiến được thực hiện trong vòng 36 tháng, được chia thành 7 giai đoạn cơ bản, kết thúc hoặc tại những điểm quan trọng của mỗi giai đoạn sẽ có các bước thẩm định và phê duyêt kết quả.
Theo tiêu chuẩn ECSS, vệ tinh thường bao gồm cả mô hình kỹ thuật và mô hình bay. Ở đó, mô hình kỹ thuật bao gồm tất cả các thiết bị như mô hình bay và có hai chức năng quan trọng đó là:
- Tích hợp, thử nghiệm, đánh giá để hoàn thiện thiết kế chi tiết cho mô hình bay.
- Thay thế cho mô hình bay để thử nghiệm nhiều lần hoặc thử nghiệm (rung động, nhiệt…) ở cấp độ cao (QT). Nếu thực hiện trực tiếp việc này trên mô hình bay sẽ làm giảm hiệu năng của thiết bị điện tử hoặc giảm độ bền mỏi nhiệt, cơ…
Do kinh phí giới hạn của đề tài, kế hoạch phát triển vệ tinh cỡ nano sản phẩm của đề tài (NanoDragon-NDG) sẽ gộp mô hình kỹ thuật EM và mô hình bay (FM) thành mô hình kỹ thuật – bay (EFM). Việc gộp mô hình EM và mô hình FM trở thành một mô hình EFM là một thách thức lớn với Nhóm đề tài vì không cho sai sót trong bất cứ một khâu nào nào trong nghiên cứu, thiết kế, lựa chọn thiết bị và trong suốt quá trình chế tạo cũng như kiểm tra, thử nghiệm. Điều này đòi hỏi quy trình thiết kế, mô phỏng tăng lên rất nhiều cũng như độ chính xác của việc quyết định lựa chọn phương án. Trải qua quá trình như vậy đã xây dựng được thiết kế cấu trúc cơ khí và thiết kế giao tiếp điện, điện tử của vệ tinh như Hình 1 và Hình 2.

Hình 1. Thiết kế cấu trúc cơ khí

Hình 2. Thiết kế giao tiếp điện, điện tử của vệ tinh

Thông số kĩ thuật của vệ tinh được nêu trong Bảng 1.

Bảng 1. Thông số kĩ thuật của vệ tinh NanoDragon

Các mô hình vệ tinh được phát triển trong Đề tài bao gồm 3 mô hình: Mô hình nhiệt cấu trúc (STM), mô hình kết nối đặt trên bàn và mô hình bay (FM) từ trái qua phải trong Hình 3.

Hình 3. Các mô hình phát triển

2. Phần mềm bay của vệ tinh
Phần mềm bay để phục vụ giám sát và điều khiển hệ thống vệ tinh trong ba giai đoạn riêng biệt với các mục đích khác nhau của vệ tinh trên quỹ đạo bao gồm giai đoạn khởi tạo, giai đoạn vận hành và khai thác, giai đoạn kết thúc. Mục đích quan trọng nhất của phần mềm bay là giúp vệ tinh hoạt động đúng theo kịch bản đã được thiết kế để hoàn thành các nhiệm vụ theo đúng yêu cầu chất lượng. Kịch bản này được phân thành các chế độ hoạt động (Hình 4), bao gồm tất cả các chức năng của hệ thống vệ tinh mà phần mềm bay phải có.

Hình 4. Sơ đồ mô tả các chế độ hoạt động của vệ tinh NanoDragon

Phần mềm bay của NDG bao gồm các mô đun gồm như Mô đun điều khiển và phân phối nguồn, mô đun điều khiển và nhận dữ liệu, mô đun truyền thông, mô đun xác định và điều khiển tư thế sau đó phần mềm bay được chạy thử trong môi trường mô phỏng bao gồm các nhiễu giả lập.

3. Hồ sơ thử nghiệm vệ tinh
Thử nghiệm vệ tinh bao gồm có thử nghiệm chức năng và thử nghiệm môi trường. Trong đó thử nghiệm chức năng được thực hiện từ mức thiết bị lên tới phân hệ và sau khi đã tích hợp đầy đủ thành hệ thống. Quá trình tích hợp cũng có 2 giai đoạn, giai đoạn 1 là các thiết bị đặt trên bàn và giai đoạn 2 là các thiết bị tích hợp cơ khí thành vệ tinh đúng như thiết kế cấu trúc.

Hình 5. Thử nghiệm chức năng chụp ảnh

Hình 6. Thử nghiệm chức năng thu tín hiệu AIS

Hình 5 và Hình 6 mô tả hai kết quả thử nghiệm chức năng chính của vệ tinh là chụp ảnh để kiểm tra hệ thống ADCS và thử thu tín hiệu nhận dạng tàu thủy (AIS).
Thử nghiệm môi trường là một bước rất quan trọng trong quá trình phát triển vệ tinh. Đây là bước nhằm bảo đảm vệ tinh sẽ không bị hư hại hoặc làm hư hại các thiết bị khác trong quá trình phóng lên quỹ đạo cũng như thực hiện tốt nhiệm vụ thiết kế khi ở trong môi trường khắc nghiệt trên quỹ đạo. Đề tài đã thực hiện ba thử nghiệm môi trường chính đó là thử nghiệm rung động, shock và thử nghiệm nhiệt chân không tại cơ sở thử nghiệm là Viện Công nghệ Kyushu (KIT), Nhật Bản.

Hình 7. Thử nghiệm nhiệt chân không

Hình 8. Thử nghiệm rung động, shock

Hồ sơ thử nghiệm bao gồm thuyết minh đầy đủ quá trình từ lên kế hoạch chi tiết, vận hành, xuất ra kết quả và phân tích, đánh giá các kết quả thử nghiệm môi trường cho vệ tinh.

4. Trạm mặt đất
Theo kế hoạch trong Thuyết minh của Đề tài, sẽ dùng Trạm mặt đất của vệ tinh micro của Dự án Trung tâm vũ trụ Việt Nam để thu vệ tinh NanoDragon với một lượng kinh phí nhỏ dùng để hiệu chỉnh mục đích sử dụng. Tuy nhiên do Dự án bị chậm do yêu cầu Chính phủ, nên để đảm bảo tiến độ phát triển vệ tinh, yêu cầu của nhà tài trợ phóng (JAXA) yêu cầu có trạm mặt đất trước phóng cũng như đảm bảo điều khiển và vận hành vệ tinh sau khi phóng, với sự hỗ trợ một phần kinh phí thiết bị từ TTVTVN và thiết bị của trạm PicoDragon phóng năm 2013, Nhóm đề tài đã tự thiết kế, chế tạo và tích hợp, triển khai một trạm mặt đất cho vệ tinh NanoDragon.

Hình 9. Thiết kế trạm mặt đất

Thông số của máy thu phát dùng cho trạm mặt đất:
- Bộ thu phát vô tuyến UHF/VHF dựa trên phần mềm -SDR (tự phát triển):
o Bộ thu UHF (430-450 MHz); tăng ích anten: 13.8 dBi; độ nhạy: -103 dBm; giải điều chế BPSK; tốc độ: 1200 - 9600 bps.
o Bộ phát VHF (144-146 MHz) với công suất 8 Watts, tăng ích anten: 10.5 dBi; điều chế: FSK; tốc độ: 1200 - 9600 bps.
o Có hỗ trợ giao thức vô tuyến nghiệp dư AX.25
Bộ thu băng tần S; băng thông 50 MHz (2250 MHz); điều chế DQPSK; độ nhạy thu -100 dBm và tốc độ truyền tối đa là 1.06 Mbps.

5. Bài báo và sách chuyên khảo đã công bố
5.1. Bài báo trên các tạp chí quốc tế trong hệ thống ISI/Scopus:
[1].    The Anh Nguyen Dinh, Huy Le Xuan, Tuan Anh Vu, and Duong Bach Gia. A Status Data Transmitting System for Vessel Monitoring. International Journal of Electrical and Computer Engineering (IJECE). Vol. 8, No. 2, April 2018, pp. 917 – 925. ISSN: 2088-8708, DOI: 10.11591/ijece.v8i2.pp917-925, Scopus.
[2].    The Anh Nguyen Dinh, Long Hoang Duc, Duong Bach Gia, Dragos Dancila,  A design of wideband high-power 3-dB quadrature coupler using defected ground structure for status data transmitting system, Bulletin of Electrical Engineering and Informatics, Vol. 9, No. 1 , February 2020, pp. 198~204, ISSN: 2302-9285, DOI: 10.11591/eei.v9i1 .1699, Scopus.
5.2. Các báo cáo trên tạp chí trên tạp chí trong nước
[1].    Bùi Nam Dương, Vũ Việt Phương, Lê Xuân Huy, Nguyễn Đình Châu Minh, Nguyễn Đức Minh. Nghiên cứu thiết kế chế tạo mô hình STM vệ tinh NanoDragon. Hội nghị Cơ học Kỹ thuật toàn quốc Kỷ niệm 40 năm thành lập Viện Cơ học, Hà Nội, 09/4/2019.
[2].    Lê Xuân Huy, Vũ Việt Phương, Nguyễn Đình Châu Minh, Phạm Anh Tuấn, Phạm Anh Minh, Bùi Nam Dương, Nguyễn Đức Minh, Nguyễn Văn Thức, Nguyễn Tiến Sự, Đào Quốc Đạt, Ngô Thành Công, Phạm Kim Cương, Ngô Đức Minh. NanoDragon, vệ tinh lớp nano đầu tiên được phát triển tại Việt Nam. Hội nghị Khoa học kỷ niệm 45 năm thành lập Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam. Tiểu ban Công nghệ thông tin, Điện tử, tự động hóa và Công nghệ vũ trụ. Hà Nội, 14/10/202
5.3. Các bài báo tham gia Hội nghị Khoa học trong nước và quốc tế
[1].    Vu Viet Phuong, Le Xuan Huy, Nguyen Dinh Chau Minh, Duong Bui Nam, Nguyen Tien Su, Trinh Thăng Long, Nguyễn Trường Thanh, Hoang The Huynh, Pham Minh Quan, Truong Xuan Hung and Pham Anh Tuan,  Development and Evaluation of Structure Thermal Model for NanoDragon Satellite, International Conference in Vietnam Space Science and Technology, Ho Chi Minh, Vietnam, 12-15 Dec, 2017
[2].    The Anh Nguyen Dinh, Mai Thu Nguyen Thi, Huy Le Xuan, Tuan Anh Vu, S-Band Communications System for Vessels Monitoring Using Satellites, International Conference in Vietnam Space Science and Technology, Ho Chi Minh, Vietnam, 12-15 Dec, 2017.
[3].    Nguyen Dinh Chau Minh, Vu Viet Phương, Le Xuan Huy, Pham Anh Tuan, Pham Anh Minh. Mission Definition and Preliminary Design of NanoDragon, the First Vietnamese Nanosatellite. ISTS 2017 - 2017 International Symposium on Space Technology and Science. Matsuyama City, Ehime Prefecture, Japan
[4].    Kenta Nagamine, Kazuo Tanimoto and Isao Tanaka(MEISEI ELECTRIC CO., LTD.), Vu Viet Phuong, Le Xuan Huy, Nguyen Dinh Chau Minh, Pham Anh Tuan and Pham Anh Minh(VNSC,VAST), On Orbit Demonstration of MEISEI OBC for CubeSat, 64th Space Science and Technology Association, 2020, Japan
6. Kết quả tham gia đào tạo
6.1. Tiến sĩ
[1].    Nguyễn Đình Thế Anh, đề tài luận án: “Xây dựng hệ thống thông tin nhằm nâng cao khả năng quản lý và hỗ trợ dẫn đường cho các phương tiện giao thông trên biển”, ngành Công nghệ kỹ thuật Điện tử, Truyền thông (đã bảo vệ cấp cơ sở).
[2].    Bùi Thị Hà, đề tài luận án “Nghiên cứu phát triển hệ thống truyền thông băng tần S mở rộng cho trạm mặt đất kết nối với vệ tinh quỹ đạo thấp NanoSatellite”, ngành Công nghệ Điện tử Truyền thông (đang thực hiện).
[3].    Phạm Anh Minh, đề tài luận án "Adaptive framework for safety design of small satellite", ngành Kĩ thuật hệ thống điện và vũ trụ (đang thực hiện).
6.2. Thạc sĩ
[1].    Phạm Anh Tú, đề tài luận văn “Research and development of a simple GNSS NTP Time Server”, ngành Công nghệ Vệ tinh (09/2021).
7. Kết quả của đề tài được lưu trữ tại
-    Trung tâm Vũ trụ Việt Nam, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt nam
-    Văn phòng Chương trình KHCN Vũ trụ, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt nam