En el desarrollo de la tecnología espacial, una tendencia mundial es hacer uso de micro-satélites y nano-satélites. Un micro-satélite es un satélite de tamaño pequeño y con un peso de entre 10-100 kg. Los micro-satélites pueden ejecutar, ya sea de forma individual o mediante la creación de constelaciones satelitales, las tareas que actualmente son realizadas por satélites grandes. Adicionalmente el desarrollo de un micro-satélite tiene un costo reducido en la fabricación y lanzamiento.

Una de las principales actividades de la industria satelital, son las misiones de percepción remota. Lo cual consiste en la adquisición de datos mediante instrumentos científicos o cámaras acopladas al satélite, por lo tanto, el controlar la orientación del satélite es de mucha importancia en las misiones.

Con el objetivo de impulsar el desarrollo de tecnología espaciales propia y preparar recursos humanos en el área aeroespacial, la Unidad de Alta Tecnología (UAT) de la Facultad de Ingeniería en el Campus Juriquilla está llevando a cabo actividades de investigación y desarrollo científico para micro-satélites en áreas de diseño mecánico, control de satélites, antenas y materiales especializados. A su vez que se está preparando para convertirse en un organismo certificador para pruebas de termo-vacío, de vibraciones y de compatibilidad electro-magnética; pruebas que son requeridas para permitir el lanzamiento de los satélites.

En el caso de una misión de observación de la Tierra, típicamente se pone el micro-satélite en órbitas bajas, cuyo periodo de vuelo es aproximadamente 240 minutos, de los cuales aproximadamente 10 minutos corresponden al vuelo sobre el área de monitoreo a una velocidad aproximada de 8 km/s. Dentro de este periodo el sistema de control debe controlar la orientación del satélite desde una orientación inicial cuando aparece en el horizonte de la tierra para que la instrumentación, típicamente una cámara, apunte en forma precisa hacia una dirección dada y regular la orientación en la presencia de perturbaciones externas causadas por las condiciones del espacio, las cuales son el resultado del gradiente de gravedad de la tierra, la presión solar, torques electromagnéticos, etc.

Las altas exigencias del sistema del control requieren que el diseño del mismo se lleve a cabo con los últimos avances en la teoría de control, así como buscar nuevas formas de verificar que el sistema funcionara en su totalidad, puesto que una vez colocado en su órbita es casi imposible realizar reparaciones, por esta razón, el uso de plataformas que permitan simular las condiciones del espacio para probar y validar los sistemas es de vital importancia.

En la UAT se han venido desarrollando varios proyectos de control de satélites obteniendo resultados importantes en cuanto al desempeño del sistema de control, así como el diseño plataformas de prueba terrenal. La plataforma cuenta con dos partes: la interfaz gráfica y  la estructura mecánica de la plataforma. Con la finalidad de realizar un proceso SIL (Software-In-the-Loop) se cuenta con el modelo matemático del controlador y del satélite implementado dentro una computadora que funciona en tiempo real, así como de un simulador de órbitas, el cual visualiza la trayectoria del satélite en una interfaz gráfica tridimensional.

Esta interfaz tendrá dos modos de funcionamiento: en-línea y fuera de línea. Cuando la aplicación se encuentra en modo fuera de línea permite realizar simulaciones de trayectoria de vuelo de satélites dada su órbita e inclinación, lo cual permite acelerar el proceso de órbita. De esta forma es posible visualizar los pasajes, la huella del satélite, y su periodo de órbita. Estos son importantes en la etapa de definición de la misión, debido a que permiten la selección de la órbita y su inclinación óptima que permita la ejecución exitosa de la misión.

Cuando la plataforma inicia el modo de operación en-línea, la interfaz establece una comunicación con la estructura mecánica, la cual reproduce en tiempo real las condiciones dinámicas del satélite en órbita generando un ambiente de prueba real para someter al algoritmo de control a condiciones similares al espacio y observar su rendimiento.

La plataforma consiste en un sistema de dos aros y una estructura prismática que representa al micro-satélite con las dimensiones y masa reales, cada uno de los elementos se encuentran unidos por un eje cardan respectivamente. Estos ejes se encuentran dispuestos de forma ortogonal uno de otro. Este arreglo de ejes permite simular los ángulos de la orientación del satélite. Para realizar la actuación de cada uno de los ejes, se colocan dos motores que cambien la posición de cada eje de acuerdo a los datos obtenido por el software de simulación, generando de esta forma el perfil de movimiento de la trayectoria de vuelo tomando en cuenta los pares de gravedad y los pares externos debido a las condiciones espaciales, como son vientos solares y gradiente de gravedad.

Otra característica importante de esta plataforma en comparación con los diseños reportados en la literatura es que tiene las dimensiones suficientes para montar un micro-satélite completo dentro de la misma y poder realizar su validación de desempeño.

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