CubeSat fase 4.

Abstract

Un CubeSat es una clase de nano satélite que utiliza un estándar de tamaño y un factor de forma de 10x10x10 cm con una masa inferior a 1.33kg, comúnmente utilizado para realizar investigaciones en el espacio. Este proyecto consiste en el diseño, la elaboración y la puesta en órbita del primer CubeSat guatemalteco, siendo esta la cuarta fase del proyecto. En este trabajo se contempla los módulos de ingeniería de sistemas, potencia, manejo de comandos y datos, y el sistema de terminación y control de actitud. Ingeniería de sistemas logró desarrollar un análisis de los principales riesgos que el proyecto enfrentará, una matriz para la verificación y validación de todos los riesgos, una base de datos con la información principal de los componentes del satélite, y la planificación de una Prueba de Integración. De esta manera se logró definir todos los requerimientos que el sistema diseñado debe tomar en cuenta, asegurar su implementación durante su desarrollo, disminuir la probabilidad de ocurrencia y/o consecuencia de ciertos riesgos sobre este, determinar cómo la elección de ciertos componentes puede afectarlo, y planificar una prueba en la cual se podrá observar cómo todos los módulos operan en conjunto como un solo sistema. Para el manejo de comandos y datos se enfocó en la recepción, validación, decodificación y distribución de comandos a los sistemas de carga útil y ADCS, excluyendo el procesamiento de la información. Para poder cumplir con estos aspectos se realizó el diseño del módulo, definiendo la arquitectura de hardware, el de bus de datos y un primer acercamiento a una posible computadora a bordo. Para diseñar el sistema de potencia del Megaproyecto CubeSat se llevó a cabo una investigación acerca de la recolección de energía mediante paneles solares, y los diversos factores que afectan este proceso. También se aprendió acerca del funcionamiento del resto de módulos y se analizó especialmente sus características en cuanto a consumo de potencia eléctrica. En cuanto al almacenamiento de energía se definió que se utilizará batería, además se plantearon, los parámetros de operación con el fin de que estas sirvan durante la duración esperada de la misión. Se planteó un sistema de distribución de energía eléctrica tomando en cuenta las características de las cargas. El sistema de control activo desarrolló dos modelos de control para futuros satélites, estos hacían uso de teoría clásica como de moderna en el campo. Se hizo un control en base al controlador PID y otro se elaboró con el regulador lineal cuadrático (LQR). Estos demostraron ser capaces de estabilizar el satélite, pero especialmente fue el LQR el que integró la orientación como la reducción de las velocidades angulares del satélite de manera correcta. Se observó también las perturbaciones en el espacio y cómo estas afectan al CubeSat. Por último, se diseñó y construyó una plataforma de pruebas donde se comprobó la eficiencia y robustez del sistema de control desarrollado.