diplomová práce

Analýza mise s důrazem na orbitální analýzu pro misi lunárního nanosatelitu

Text práce 5.88 MB

Autor práce: Bc. Sebastián Orgoň

Ak. rok: 2025/2026

Vedoucí: Ing. Dominik Klement

Oponent: Luca Bartolucci, MSc.

Abstrakt:

Táto diplomová práca predstavuje predbežnú analýzu lunárnej nanosatelitnej misie
zameranej na in-situ skúmanie prachu v mesačnej exosfére. Motiváciou práce je potreba
lepšie charakterizovať mesačné prachové prostredie vzhľadom na budúce robotické a
ľudské aktivity na Mesiaci. Práca definuje kontext misie, jej ciele, pozorovacie a operačné
požiadavky, logiku výberu obežnej dráhy a koncepciu operácií založenú na postupnom
zostupe cez nízke lunárne vedecké dráhy. Ďalej sa venuje hlavným environmentálnym
podmienkam relevantným pre misiu, vrátane zatmení, tepelných a radiačných aspektov.
Súčasťou práce je aj posúdenie manévrovacej schopnosti, potreby udržiavania dráhy a
možností pohonu pre navrhovaný koncept misie.

Klíčová slova:

Lunárny CubeSat, Štúdia uskutočniteľnosti, Analýza misie, Návrh obežnej dráhy,
Mesačná exosféra, Mesačný prach, Udržiavanie dráhy, Elektrický pohon.

Termín obhajoby

10.06.2026

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znamkaAznamka

Klasifikace

A

Průběh obhajoby

Státní závěrečná zkouška probíhá v anglickém jazyce. Student prezentuje výsledky a postupy řešení své závěrečné práce. Vedoucí čte posudek vedoucího závěrečné práce. Tajemník čte posudek oponenta závěrečné práce. Student odpovídá na otázky oponenta. Dr. Urbanec: Chybí popis parametrů, požadavků spektrometru. Student odpovídá a vysvětluje provedené části.

Jazyk práce

angličtina

Fakulta

Ústav

Studijní program

Space Applications (MPA-SAP)

Složení komise

doc. Ing. Tomáš Götthans, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Aleš Povalač, Ph.D. (místopředseda)
doc. Ing. Stanislav Vítek, Ph.D. (člen)
Ing. Václav Havlíček (člen)
Ing. Tomáš Urbanec, Ph.D. (člen)
Ing. Jan Král, Ph.D. (člen)

Posudek vedoucího
Ing. Dominik Klement

The candidate demonstrated a strong understanding of lunar mission design and successfully carried out a comprehensive preliminary analysis of a lunar nanosatellite mission. The thesis combines an extensive review of past, current, and planned lunar missions with the development of a mission concept focused on lunar dust and exosphere investigations.

The objectives defined in the assignment were fully achieved. The candidate performed a thorough analysis of lunar orbital configurations, assessed the influence of relevant perturbations, evaluated environmental conditions affecting spacecraft operations, and conducted trajectory and ΔV analyses to assess mission feasibility. The propulsion-system trade-off analysis was also carried out in a systematic manner and resulted in well-justified recommendations.

A notable strength of the thesis is the integration of multiple engineering disciplines, including orbital dynamics, mission analysis, environmental assessment, and systems engineering. The candidate demonstrated the ability to translate mission objectives into technical requirements and perform the necessary analyses to support design decisions.

Some sections, particularly within the literature review, could have been presented more concisely, allowing additional space for further sensitivity studies or operational analyses. Nevertheless, the review provides valuable context and reflects a solid understanding of the current state of lunar exploration.

Overall, the thesis is of a high technical standard, demonstrates considerable independence, and provides a well-founded basis for future mission development. All objectives were successfully completed, and the work exceeds the expectations for a preliminary mission design study.

Given the quality of the work and the successful fulfillment of all assigned objectives, I evaluate the thesis with a score of 94/100. Výsledný počet bodů navržený vedoucím: 94

Známka navržená vedoucím: A

Posudek oponenta
Luca Bartolucci, MSc.

The candidate in the thesis demonstrated to have well researched the state-of-the-art for the Lunar
Missions and has conducted proper analyses relevant for a preliminary mission analysis, with still
some room for improvements.

As a downside of this in-depth research, it was noted that an excessive part of thesis was dedicated
to presenting previous missions and to provide a general background on the overall regolith
characteristics. Some of it could have been dedicated to other activities, additional analyses, like an
access window analysis. On the same line, to lighten the literature review part, the candidate could
have focused more on missions falling within the same category of space segment or with similar
mission objectives, rather than diverging too much, exploring all sorts of lunar missions.

Furthermore, the requirements could have also been better formulated. They were sometimes
lacking the quantitative quality that allows their verification. It needs to be highlighted that this
comment is not in any way related to the TBC/TBD left in the comments. These are to be expected in
a mission analysis in this phase.

On the other hand, the candidate has demonstrated a clear understanding of the environment
studied in the scope of this thesis, clearly prioritising the most relevant aspects to be included in the
analyses.

While the presentation of the analyses was brief, the candidate proved that they were conducted
with strict attention to detail and accurately identified potential improvements. He has shown to
possess the necessary technical competencies for this research, identifying and translating the
challenges of a lunar nanosatellite mission into the required evaluations. Moreover, the candidate
demonstrated considerable adaptability in performing distinctly different types of analyses,
maintaining a deep understanding of the specific parameters required for each.

Finally, the candidate has shown the ability to utilize the outcome of the analyses to proceed with a
technical assessment of the propulsive technologies available, clearly highlighting which aspects are
to be prioritized.

Given this assessment I award the candidate with a score of 90/100, stressing the quality of the work
done while still highlighting the room for improvement. Otázky k obhajobě:
  1. Identifikovali jste řadu problémů, které by mohly vzniknout v důsledku přítomnosti regolitu na jednotlivých komponentech. Jak byste určili, zda existuje riziko pro satelit při provozu v blízkosti Měsíce, tedy v prostředí s vysokou koncentrací regolitu? Které z identifikovaných problémů byste při simulacích považovali za prioritní?
  2. Pokud jde o ground segment, jaké vlastnosti by podle vás měla mít síť pozemních stanic? Jakou strategii downlinku byste zvolili s ohledem na typ mise, celkovou architekturu systému a prostředí, kterému bude satelit vystaven? Jste na základě těchto požadavků schopni identifikovat pozemní stanice vhodné pro vytvoření ground segmentu? Proč jste zvolili právě tyto stanice?
  3. Můžete provést SWOT analýzu lunární mise realizované pomocí CubeSatu ve srovnání s výrazně větším satelitem?
Výsledný počet bodů navržený oponentem: 90

Známka navržená oponentem: A

Soubor vložený oponentem Velikost
Posudek oponenta [.pdf] 323,05 kB

Odpovědnost: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová