Integración de un CubeSat bus diseñado como herramienta de aprendizaje en ingeniería de sistemas espaciales HAISE-Sat.

Abstract

Bajo el contexto de la creciente industria espacial y el impacto que han tenido los Small Satellites en las formas de acceder a esta industria, aparecen los CubeSats, satélites pequeños cuyo formato queda bien definido por un estándar de tamaño, forma y masa, que, sumados a los desarrollos de la industria de lanzadores espaciales, resultan en la reducción de los costos para acceder al espacio lo cual ha permitido que la academia pueda llevar a cabo actividades en órbita terrestre y más allá. Estos satélites contemplan varias características, que pueden ser aterrizadas a herramientas para entrenamiento en sistemas espaciales sin la necesidad de llevarlos a órbita, siendo un punto de partida clave cuando se busca desarrollar masa crítica de profesionales en el área. Con esto en mente, surge la idea de desarrollar una herramienta de aprendizaje que simule las cualidades de un satélite tipo CubeSat con un costo menor a los satélites diseñados para ir a órbita, pero que refleje bien la arquitectura y funcionalidades de un CubeSat real, esto con el fin de que pueda ser implementado en cursos académicos o en cursos de capacitación profesional. Este proyecto se dividió en dos partes, la primera contemplada en el Proyecto de Ingeniería Aeroespacial, donde el satélite de entrenamiento es diseñado, definiéndose cuales son las capacidades que deberá tener, mediante la identificación de una arquitectura física y funcional atacada desde el punto de vista del Systems Engineering, el resultado de esta etapa consistió en una propuesta de componentes para la integración del satélite basado en componentes Commercial off-the-shelf, COTS, los cuales son una cualidad importante de los CubeSat reales, lo que ha permitido reducir costos y facilitar el acceso al espacio de instituciones académicas y centros de investigación. La segunda parte de este proyecto corresponde a esta memoria de título, la cual consiste en la fabricación de esta Herramienta de Aprendizaje en Ingeniería de Sistemas Espaciales, lo que lleva a nombrar a este satélite de entrenamiento, HAISE-Sat, por sus siglas en español. Este trabajo contempla una evaluación del diseño preliminar, realizando una nueva revisión de esta y efectuando cambios que permitan la integración del satélite, tomando en cuenta los requisitos que tendrá para que sea de utilidad como herramienta de apoyo para el aprendizaje del estudiante. Esta revisión es realizada en cada subsistema del HAISE-Sat, donde los principales cambios son efectuados en el Subsistema de Potencia dados los inconvenientes encontrados al verificar la viabilidad del diseño de forma experimental, adicionalmente se genera un diseño del Subsistema Estructural el cual no estaba presente en el diseño preliminar. Posteriormente a la integración y pruebas del satélite de entrenamiento se identifican experiencias de aprendizajes presentes en la literatura y se propone una guía de actividades tomando en cuenta las capacidades de esta primera versión. Por otro lado, este satélite de entrenamiento es la suma de Hardware y Software, por lo que se dedica parte de este trabajo a describir la lógica utilizada en la programación, destacando el hecho de que está todo programado en el lenguaje Python, volviendo a este satélite una herramienta versátil según las necesidades del docente, entendiendo esto, se ve un gran potencial de actualización y mejora en el Software para simular de mejor manera un CubeSat Real.