Plataforma experimental que emula la dinámica de orientación de nanosatélites
Resumen
Desde sus orígenes, la humanidad ha deseado conocer y explorar la inmensidad del espacio exterior. Comenzando con relatos literarios como El sueño o Astronomía de la Luna de Johannes Kepler, considerada por Isaac Asimov y Carl Sagan como la primera novela de ciencia ficción de la historia. Hasta impulsos discordantes como la Carrera Espacial, comenzada el 29 de julio de 1955 por el presidente Dwight Eisenhower de EEUU, cuando declaró que lanzarían un satélites para contribuir al Año Geofísico Internacional (1957-58). Aunque este tipo de desarrollos tecnológicos y científicos son propios de países de altos ingresos o “primermundistas”, países de bajos recursos, como México, deben de buscar alternativas costeables para poder contribuir a estos quehaceres. Razón por la cuál, en el presente manuscrito se propone el diseño, la puesta en marcha y el control de una plataforma experimental inspirada en un CubeSat, satélite diseñado para orbitar alrededor de la Tierra, cuya estructura es escalable en cubos de 0.1 m3 de arista y masa inferior a 1.33[k]. Así como un análisis matemático para garantizar el control y la manipulación de la velocidad y el sentido de giro de una rueda de reacción inercial para orientar el posicionamiento de dicha plataforma. Como consigna, la plataforma pueda realizar seguimiento a una fuente de luz, a fin de demostrar una aplicación industrial ampliamente utilizada en el sector aeroespacial.
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Citas
Afifa, L. N., Priyambodo, T. K., and Dharmawan, A. (2021). Preliminary modelling of a cubesat attitude control system using a reaction wheel. In International Conference on Innovation in Science and Technology (ICIST 2020), pages 90–94. Atlantis Press.
Alegre Bonet, M. (2022). Design of a 3dof attitude control for cubesats based on reaction wheels. Master’s thesis, Universitat Politécnica de Catalunya, Barcelona.
Åstrom, K. and H ¨ agglund, T. (2009). ¨ Control PID avanzado. isbn 9788483225110, Pearson, Madrid.
Cannon Jr, R. H. (1962). Some basic response relations for reaction-wheel attitude control. Ars Journal, 32(1):61–74.
Confidencial, E. (2023). Un millón de nuevos satélites esperan para llegar a la órbita de la tierra. Accessed on July 29, 2024.
Fintualist (2023). ¿cuánto han aumentado los sat ´ elites artificiales en el espacio? Accessed on July 29, 2024.
Froelich, R. and Papapoff, H. (1959). Reaction wheel attitude control for space vehicles. IRE Transactions on Automatic Control, 4(3):139–149.
Geographic, N. (2022). La conquista de marte. Accessed on July 29, 2024.
Helmy, M., Hafez, A. T., and Ashry, M. (2022). Cubesat reaction wheels attitude control via modified pi-d controller. In 2022 International Telecommunications Conference (ITC-Egypt), pages 1–6. IEEE.
infoespacio.com (2023). Las constelaciones en orbitas baja y media impulsan el crecimiento de los satélites de alto rendimiento. Accessed on July 29, 2024.
Jamie, C., Roland, C., Justin, F., and Alicia, J. (2017). Basic concepts and processes for first-time cubesat developers. CubeSat101, CaliforDesign of a CubeSat Testbednia.
Krishna, N. S., Gosavi, S., Singh, S., Saxena, N., Kailaje, A., Datla, V., and Shah, P. (2018). Design and implementation of a reaction wheel system for cubesats. In 2018 IEEE Aerospace Conference, pages 1–7. IEEE.
Liddle, J. D., Holt, A. P., Jason, S. J., O’Donnell, K. A., and Stevens, E. J. (2020). Space science with cubesats and nanosatellites. Nature Astronomy, 4(11):1026–1030.
Medina, I., Santiago, L., Hernandez-Gómez, J., Castillo, R., and Couder- Castaneda, C. (2021). Speed pid controller simulation of a reaction wheel for cubesat orientation applications. In Journal of Physics: Conference Series, volume 1723, page 012013. IOP Publishing.
NASANET (2024a). Estation espacial internacional. Accessed on July 29, 2024.
NASANET (2024b). Telescopios espaicales. Accessed on July 29, 2024.
Ogata, K. (2001). Modern Control Engineering. Prentice Hall PTR, USA, 4th edition. ISBN:978-0-13-060907-6.
Pertenece, A. (1994). Amplificadores operacionales y filtros activos: Teoría, proyectos y aplicaciones prácticas. McGraw-Hill. Madrid. ISBN 84-7615-660-X.
Pirateque, G. W. R., De La Pena, N. A., and García, E. D. C. (2020). Sustainable Design of a NanoSatellite Structure TypeCubeSat as a Modular Platform for Tests. Revista Ciencia y Poder Aéreo/Ciencia y poder aéreo, 15(1):108–134.
Rodriguez Pirateque, G. W., Arzola de la Pena, N., and Cortes Garcia, E. D. (2020). Diseno sostenible de una estructura de nanosatélite tipo cubesat como plataforma modular para pruebas. Ciencia y Poder Aéreo, 15(1):108–134.
Rodríguez Vazquez, A. L. (2013). Algoritmo de control magnético puro para satélites de órbita baja. Dialnet.
Sinclair, D., Grant, C., and Zee, R. E. (2007). Enabling reaction wheel technology for high performance nanosatellite attitude control.
Snider, R. E. (2010). Attitude control of a satellite simulator using reaction wheels and a PID controller. PhD thesis, Air Force Institute of Technology.
Space, N. (1977). National aeronautics and space administration. Retrieved from National Aeronautics and Space Administration: www. nasa. gov.
University, C. P. S. (2015). ¿qué es un cubesat? Accessed on May 27, 2024, California Polytechnic State university, San Luis Obispo, Building 192 (Engineering IV) Room 101, San Luis Obispo, California —93407.
Zlatanov, H. and Weinrebe, G. (2014). Csp and pv solar tracker optimization tool. Energy Procedia, 49:1603–1611.
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