Desenho de missão e sínteses de fatores operacionais e representações do segmento espacial, Caso-FACSAT y EMFF

Autores

DOI:

https://doi.org/10.18667/cienciaypoderaereo.678

Palavras-chave:

Desenho de missão, Segmento espacial, EMFF, FACSAT, Fatores operacionais, Orientação e translação satelital, Subsistemas CubeSat

Resumo

O artigo tem como objetivo a análise do segmento espacial como parte do processo de estruturação de um projeto aeroespacial, partindo do problema da desarticulação de processos de design, omissão de fatores operacionais e o desconhecimento do comportamento do segmento espacial em órbita. Para isso, é necessário contabilizar as etapas requeridas no desenho de missão de um sistema espacial, a arquitetura e subsistemas constitutivos do segmento genérico, e a identificação de fatores operacionas úteis para o desenvolvimento do conceito de missão. Além disso, diferentes formas de representação do movimento de orientação e translação do segmento espacial são apresentadas como modelo para a modelagem de missões de observação terrestre em órbita baixa. Com base nisso, duas caracterizações são obtidas como exemplos práticos das necessidades de design e representação, tanto para o design de missão com a síntese dos objetivos da missão de um programa espacial, quanto para a representação do segmento espacial, voltada para as necessidades de uso de um ajuste de missão de grande proximidade e com capacidades de manobra em órbita que pode mesmo precisar não apenas um, mas vários satélites coordenados, tudo isso usando o modelo de vôo de treinamento eletromagnético.

Downloads

Os dados de download ainda não estão disponíveis.

Biografia do Autor

  • German-Wedge Rodríguez-Pirateque, Universidad Nacional de Colombia

    Magíster en Ingeniería Mecánica y Mecatrónica. Universidad Nacional de Colombia Grupo de investigación en electrónica y tecnologías para la defensa (TESDA) Rol de investigador: teórico, experimental y escritura.

  • Jorge Sofrony Esmeral, Universidad Nacional de Colombia

    Ph. D. en Sistemas de Control. Universidad Nacional de Colombia. Grupo de investigación: unrobot-Grupo de Plataformas Robóticas Rol de investigador: teórico, experimental y escritura.

  • Ernesto David Cortés García, Universidad Nacional de Colombia

    Ingeniero Mecatrónico. Universidad Nacional de Colombia. Rol de investigador: teórico, experimental y escritura.

  • Kennet Rueda, Universidad Nacional de Colombia

    Estudiante de Física. Universidad Nacional de Colombia. Rol de investigador: teórico, experimental y escritura.

Referências

Agencia Espacial Mexicana [aem]. (2013). Introducción a los Sistemas Espaciales. Secretaría de comunicaciones y Trasportes, sct. http://www.educacionespacial.aem.gob.mx/images/normateca/pdf/CURSO_ISE/Modulo_3.pdf

Álvarez-Reyna, M., Pucheta, J., & Fraire, J. (2019). Determinación precisa de posición y orientación relativa en satélites de arquitectura segmentada. Ajea, (4), 4-6. https://doi.org/10.33414/ajea.4.356.2019

Blasch, E., Pham, K., Chen, G., Wang, G., Li, C., Tian, X., & Shen, D. (2014, October 5-9). Distributed qos Awareness in Satellite Communication Network With Optimal Routing (Quasor) [Conferencia]. ieee/aiaa 33rd Digital Avionics

Systems Conference (dasc). Colorado Springs, co, usa. https://ieeexplore.ieee.org/document/6979501

Braukhane, A., Arza, M., Bacher, M., Calaprice, M., Fiedler, H., Koehne, V., McGuire, H. R., & Rivera, J. J. (2010, marzo 6-13). FormSat, A Scalable Formation Flying Communication Satellite System [Conferencia]. ieee Aerospace Conference. Big Sky, mt, usa. https://ieeexplore.ieee.org/document/5446999

Burleigh, S. C., De Cola, T., Morosi, S., Jayousi, S., Cianca, E., & Fuchs, C. (2019, mayo). From Connectivity to Advanced

Internet Services: A Comprehensive Review of Small Satellites Communications and Networks. Wireless Communications and Mobile Computing, (11), 1-17. https://doi.org/10.1155/2019/6243505

Cepeda, R. (2010). Sistema de control robusto, basado en cuaterniones, para un satélite de órbita baja [Tesis de Maestría]. Pontificia Universidad Javeriana. https://repository.javeriana.edu.co/bitstream/handle/10554/12728/CepedaGomezRudy2010.pdfsequence=1&isAllowed=y

Chávez, S. (2012). Diseño conceptual de un simulador de navegación aeroespacial y prototipo inicial [Tesis de Maestría]. Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica. https://inaoe.repositorioinstitucional.mx/jspui/bitstream/1009/304/1/ChavezBS.pdf

Chung, S. J., Ahsun, U., & Slotine, J. J. E. (2009). Application of Synchronization to Formation Flying Spacecraft:

Lagrangian Approach. Journal of Guidance, Control, and Dynamics, 32(2), 512–526. https://doi.org/10.2514/1.37261

Cortés-García, E. D. (2019). Experimentación del control de actitud en un prototipo de CubeSat con ruedas de reacción [Tesis de pregrado]. Universidad Nacional de Colombia. https://doi.org/10.13140/RG.2.2.24678.3744

Doroshin, A. V. (2018). Attitude Dynamics, Control and Stabilization Of Spacecraft / Satellites. Samara State Aerospace University. https://n9.cl/ihlyr

EasySpin.(2014).RotationsandEulerangles.EasySpin.https://easyspin.org/easyspin/documentation/eulerangles.html

Francisco, A., Somma, J., Dra, D., Lorena, M., & Optar, P. (2018). Cuaterniones y ángulos de Euler para describir rotaciones en R3. Universidad abierta interamericana. http://imgbiblio.vaneduc.edu.ar/fulltext/files/TC126683.pdf

Fugmann, M., & Klinkner, S. (2020). An Automated Constellation Design & Mission Analysis Tool for Finding the Cheapest Mission Architecture [Conferencia]. ssc20-I-07 Mission Architecture, 34th Annual Small Satellite Conference, I (07), 1-12.

Gurfil, P., Herscovitz, J., & Pariente, M. (2012). ssc12-vii-2 The Samson Project - Cluster Flight and Geolocation with Three Autonomous Nano-satellites [Conferencia]. 26 th Annual aiaa/usu Conference on Small Satellites. Utah, usa. https://www.researchgate.net/publication/272710981_SSC12VII2_The_SAMSON_Project__Cluster_Flight_and_Geolocation_with_Three_Autonomous_Nano-satellites

Larson, W. J., & Wertz, J. R. (Eds.). (1999). Space Mission Analysis and Design. United States of America (3rd ed.). Microcosm Press.

Leomanni, M., Bianchini, G., Garulli, A., & Giannitrapani, A. (2017). A Class of Globally Stabilizing Feedback Controllers for the Orbital Rendezvous Problem. International Journal of Robust and Nonlinear Control, 27(18), 4607-4621. https://doi.org/10.1002/rnc.3817

Lin, L., & Yan-Rong, W. (2006). An Analytical Method for Satellite Orbit Prediction. Chinese Astronomy and Astrophysics, 30(1), 68-74. https://doi.org/10.1016/j.chinastron.2006.01.006

Marsden, R. G. (2002, julio). Basic Steps in Designing a Space Mission - A short tutorial. esa. https://swe.ssa.esa.int/TECEES/spweather/Alpbach2002/Marsdenbasic%20steps%20in%20designing%20a%20space%20mission.pdf

Mazal, L., & Gurfil, P. (2014). Closed-loop Distance-keeping for Long-Term Satellite Cluster Flight. Acta Astronautica, 94(1), 73-82. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2013.08.002

Min, H., Guoqiang, Z., & Junling, S. (2010, octubre 22-24). Navigation and Coordination Control System for Formation Flying Satellites [Conferencia]. International Conference on Computer Application and System Modeling, iccasm 2010. Taiyuan, China.

Mingqi, Y., Xurong, D., & Min, H. (2016, agosto 12-14). Design and Simulation for Hybrid leo Communication and Navigation Constellation [Conferencia]. 2016 ieee Chinese Guidance, Navigation and Control Conference, CGNCC. Nanjing, China.

Montenbruck, O. (2005). Satellite Orbits Models - Models, Methods and Applications. Berlin Heidelberg.

Mooij, E., & Ellenbroek, M. (2007, agosto 20-23). Multi-Functional Guidance, Navigation, and Control Simulation Environment [Conferencia]. aiaa Modeling and Simulation Technologies Conference and Exhibit. South Carolina, usa. https://arc.aiaa.org/doi/abs/10.2514/6.2007-6887.

NASA (2007). Systems Engineering Handbook. National Aeronautics and Space Administration, nasa Center edition.

Navarro, W. (2016). Improving Attitude Determination and Control of Resource-constrained CubeSats Using Unscented Kalman Filtering [Tesis de maestría]. Massachusetts Institute of Technology. https://dspace.mit.edu/handle/1721.1/105621

Poveda, G. A. (2017). Propuesta de órbita geoestacionaria para el satélite artificial facsat 01. [Tesis de maestría]. Universidad del Valle.

Prescornitoiu, B., & Morales, M. (2019). Estudio y diseño de constelaciones de nanosatélites en el marco de las comunicaciones IoT [Tesis de pregrado]. Universidad Carlos iii de Madrid. https://earchivo.uc3m.es/handle/10016/29810

Radhakrishnan, R., Edmonson, W. W., Afghah, F., Rodriguez-Osorio, R. M., Pinto, F., & Burleigh, S. C. (2016, mayo). Survey of Inter-Satellite Communication for Small Satellite Systems: Physical Layer to Network Layer View. ieee

Communications Surveys & Tutorials, 18(4), 2442-2473. https://doi.org/10.1109/COMST.2016.2564990

Rodríguez-Pirateque, G. W., & Sofrony Esmeral, J. (2018). Revisión de sistemas de control en red como base para sistemas satelitales de pequeña escala. Ciencia y Poder Aéreo, 13(2), 90-125. https://doi.org/10.18667/cienciaypoderaereo.604

Roscoe, C. W., Westphal, J. J., & Mosleh, E. (2018). Overview and gnc Design of the CubeSat Proximity Operations

Demonstration (cpod) mission. Acta Astronautica, 153, 410-421. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2018.03.033

Sánchez, R., & Alonso, R. (2010). Control de Vehículos Espaciales. Revista Iberoamericana de Automática e Informática Industrial, 2(3), 6-24. http://hdl.handle.net/10251/146465

Schaub, H., & Junkins, J. (2009). Analytical Mechanics of Space Systems (2nd ed.). American Institute of Aeronautics & Astronautic, AIAA.

Sidi, M. J. (1997). Spacecraft dynamics and control – A practical engineering approach. Israel Aircraft Industries Ltd. and Tel Aviv University.

Vassar, R. H., & Sherwood, R. B. (1985, marzo). Formation Keeping for a Pair of Satellites in a Circular Obit. Journal of

Guidance, Control, and Dynamics, jgcd, 8(2). https://arc.aiaa.org/doi/10.2514/3.19965

Vázquez, R. V. (2015). Mecánica Orbital y Vehículos Espaciales. Universidad de Sevilla.

Wertz, J. (1978). Spacecraft Attitude Determination and Control. Springer Science & Business Media.

Xu, S., Wang, X.W., & Huang, M. (2018, enero). Software-Defined Next-Generation Satellite Networks: Architecture,

Challenges, and Solutions. ieee Access, 6, 4027-4041. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2018.2793237

Yang, Y. (2012, December). Spacecraft Attitude Determination and Control: Quaternion based method. Annual Reviews in Control, 36(2), 198-219. https://doi.org/10.1016/j.arcontrol.2012.09.003

Younes, A. B., & Mortari, D. (2019). Derivation of All Attitude Error Governing Equations for Attitude Filtering and Control. Sensors, 19(21), 4-6. https://doi.org/10.3390/s19214682

Publicado

2020-11-11

Edição

Seção

Tecnologia e Inovação

Como Citar

Desenho de missão e sínteses de fatores operacionais e representações do segmento espacial, Caso-FACSAT y EMFF. (2020). Ciencia Y Poder Aéreo, 15(2), 143-165. https://doi.org/10.18667/cienciaypoderaereo.678

Dados de financiamento