Simulador de controle de atitude e propagação de órbita aplicado a nanossatélites em órbita baixa terrestre: desenvolvimento e validação com dados de voo do nanossatélite PicSat
| Autor: | Cauê Garcia Menegaldo |
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| Přispěvatelé: | Felipe Miguel Pait, Vanderlei Cunha Parro, Eduardo Aoun Tannuri |
| Rok vydání: | 2021 |
| Zdroj: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP Universidade de São Paulo (USP) instacron:USP |
| Popis: | Satélites artificiais são, em sua grande maioria, veículos sofisticados e de alto investimento.Inicialmente, eram lançados apenas por grandes empresas e agências espaciais governamentais, porém, após avanços tecnológicos, em 1999 foi proposto um nanossatélite debaixo custo e dimensões padronizadas denominado CubeSat. Essa nova proposta permitiu que outras instituições tivessem acesso ao espaço. Desde então, 1116 CubeSats foram lançados em órbita terrestre baixa com sucesso, entre eles veículos para fins educacionais,comerciais e científicos, sendo apenas 5 deles brasileiros. Diante desde cenário, o Instituto Mauá de Tecnologia (IMT) e o Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG) da Universidade de São Paulo (USP) estão trabalhando em projetos de CubeSat a fim de fomentar produções acadêmicas e científicas. No entanto, um dado traz um alerta relevante: cerca de 23,7 % dos CubeSats lançados entre 2017 e 2018 apresentaram falha ainda durante o comissionamento ou estágios iniciais em decorrência da falta de testes e simulações adequadas ainda em solo. Esse trabalho se propõe a auxiliar o desenvolvimento desses nanossatélites e, consequentemente elevar a chance de sobrevivência após o comissionamento, desenvolvendo um simulador de atitude e órbita configurável, bem como malhas de controle de atitude capazes de serem implementadas em ambos os projetos. Como resultado, obteve-se um simulador em ambiente Simulink, validado com dados de voo do nanossatélite francês, PicSat, resultado inédito no cenário brasileiro, bem como um controle de atitude capaz de reduzir a velocidade angular do satélite após lançamento e realizar apontamentos para pontos fixos ou na direção da Terra. Artificial satellites are mostly sophisticated and high cost vehicles. At first, they were launched only by big companies and space agencies; however, after several technological advances, in 1999 a low-cost, standardized-sized nanosatellite called CubeSat was proposed. This new proposition enabled other institutions to have access to space. Since then,1116 Cubesats were successfully launched in low earth orbit, among them Cubesats for educational, commercial, and scientific purposes, being only 5 of them Brazilian. In view of this scenario, Instituto Mauá de Tecnologia (IMT) and Institute of Astronomy, Geophysics and Atmospheric Sciences (IAG) of the University of São Paulo (USP) have been working on CubeSat projects in order to foment academic and scientific projects. Notwithstanding, one data brings a relevant alert: about 23,7 % of the CubeSats launched between 2017 and 2018 failed during commissioning or early stages due to the lack of proper tests and simulations prior to launch. The aim of this thesis is to assist in the development of nanosatellites and, consequently, increase the chance of their survival after commissioning, creating an adjustable attitude and orbit simulator, as well as attitude control loops capable of being implemented in both projects. The result is a simulator in Simulink environment, validated with flight data of the France nanosatellite, PicSat, an unprecedented result in the Brazilian scenario, and, also, an attitude control system able to reduce the angular rate of the satellite after launch and point targets in the celestial sphere or towards the Earth. |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
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