Análisis térmico para un CubeSat 2U.

Abstract

El análisis térmico que se realizó en ANSYS Workbench es una parte fundamental para garantizar la seguridad de los componentes electrónicos y el éxito de la misión. Este permitió obtener información sobre las temperaturas a las que estará expuesto el satélite en el espacio y si los componentes electrónicos soportarán estas condiciones o si se necesitará de un protector térmico. Para poder garantizar un análisis que refleje las temperaturas reales se necesitó realizar una librería de materiales de todos los componentes mecánicos y electrónicos del satélite,donde se colocaron propiedades como densidad, emisividad, absortividad, conductividad y calor específico. Esta información se obtuvo de proveedores o de páginas en línea que pose en base de datos de los materiales que se venden en el mercado. Asimismo, se debió realizar un análisis orbital el cual permitió conocer la cantidad de tiempo que el satélite estará expuesto al sol o se encontrará en sombra, con la ayuda de softwares como tracksat space o STK 12. Estos datos permitieron realizar un análisis térmico transitorio, y a que la radiación a la que estará expuesto el satélite es variable a través del tiempo. Conociendo los valores de los diferentes tipos de radiación, la conducción entre los materiales, la generación de calor en los componentes electrónicos y la capacidad de disipación de calor que tienen algunos componentes se pudo realizar el análisis. Se analizaron los resultados y se realizaron correcciones en mallado,tipos de contacto, valores de radiación, etc. para poder realizar una simulación precisa que refleje las temperaturas reales en el satélite. Las correcciones se validaron con la información obtenida de los sensores de temperatura del Quetzal–1, los cuales reflejan las temperaturas reales del espacio exterior y los componentes dentro del satélite. Al haber finalizado el análisis, se encontró que los componentes sí se encuentran dentro de los rangos de temperatura operacional garantizando que no fallarán por encontrarse en temperaturas extremas. Asimismo, se pudo observar que los componentes críticos como lo son las baterías, las cámaras, el OBC, y los transceptores, tenían un patrón de temperaturas similar, el cuál se normalizaba luego de realizar un par de ciclos orbitales. De igual manera, se mejoró la simulación anterior, tomando en cuenta las radiaciones que afectarán al satélite en el espacio e implementando un modelo que permite predecir la posición exacta del satélite y cuánta radiación recibirá debido al tiempo que se encontrará en luz y sombra. (A)