Satélites artificiales ¿Control de actitud?

Yu Tang y Rafael Chávez Moreno

El uso de satélites espaciales se ha convertido en una parte vital para el desarrollo de la humanidad puesto que, actualmente, la mayoría de las telecomunicaciones se realizan mediante comunicación satelital; pero los satélites no sólo nos permiten comunicarnos, también han permitido el desarrollo científico y tecnológico mediante mediciones remotas (fotografía, espectrometría, y otras) para la realización de experimentos científicos y obtener información en caso de desastres o eventos meteorológicos que puedan afectar las actividades humanas.

En la mayoría de estos casos es crucial la orientación exacta del satélite para tomar fotografías, establecer comunicación con las antenas receptoras en estaciones terrenas y comunicarse con otros satélites, por lo que es de es de vital importancia controlar su posición global y su orientación para lograr establecer su comunicación. Es decir, el satélite necesita recibir comandos de control provenientes de la Tierra para realizar su misión específica y, a su vez, el satélite enviar información de su estado y la información de su misión para que pueda ser procesada en la Tierra.

Sin embargo, dichas misiones no sólo requieren apuntar hacia las estaciones terrenas, también requieren que se tenga un control de la posición y orientación del satélite para poder llevar a cabo su misión y adquirir datos. El subsistema encargado de realizar esta actividad se le conoce como sistema de control de actitud. Como ejemplo, la percepción remota, se encarga de adquirir imágenes y transmitirlas inalámbricamente a un punto remoto, teniendo una de las principales aplicaciones el monitoreo de la superficie terrestre con la finalidad de observar las condiciones climatológicas de la Tierra.

Para lograr adquirir imágenes claras se requiere mantener la estabilidad del satélite y controlar su posición y orientación con la precisión deseada, Lo mismo ocurre en el caso de telescopios espaciales, cuya finalidad es adquirir imágenes de galaxias a distancias de miles de años luz. Un ejemplo de este tipo de sistemas es el telescopio Hubble, cuyo sistema de control le permite tener una precisión de apuntamiento de ±0.007 arcseg.

La orientación de un satélite en el espacio es crucial, sin importar si es un satélite para telecomunicación, observación terrestre o para misiones de astronomía. Esta alta precisión de control en órbita es la responsabilidad del sistema de control de actitud (ACS), el cual estabiliza al satélite y lo orienta a un punto en específico durante la misión a pesar de las perturbaciones externas que actúan sobre él.

El par necesario para cambiar la orientación de un satélite puede ser realizado por un único tipo de actuador o por la combinación de ellos, siendo los más comunes las ruedas de reacción, giros de control de momento (CMG), propulsores y magnétorcas.

Una de las principales ventajas de estos actuadores, es que son actuadores eléctricos, que no requieren de ningún propelente y son capaces de proveer el par requerido para modificar la posición del satélite y su orientación, o que se conoce también como “actitud” del satélite. Esto permite que el satélite pueda tener un tiempo de vida mayor al no depender de propelente para hacer estos ajustes y tener una fuente de energía en el Sol, a través de las fotoceldas en su superficie y en paneles (cuando son necesarios).

En la actualidad con el desarrollo de nuevas tecnologías, con el incremento en los requerimientos de la carga útil y la tendencia mundial en el desarrollo de microsatélites (satélite de tamaño pequeño y con un peso de entre 10 - 200 kg), es necesario desarrollar sistemas de control de actitud cada vez más precisos y que permitan realizar las maniobras con un mínimo de consumo de energía y aun costo razonable, lo cual está abriendo oportunidades de investigación y desarrollo en esta área.

 En el Centro de Alta Tecnología de la Facultad de ingeniería-UNAM, en el campus Juriquilla, se está realizando un proyecto para comenzar a desarrollar este sistema para microsatélites y nanosatélites, con un grupo de investigadores y alumnos de posgrado liderados por el Dr., Tang Yu y el M.C Rafael Chávez Moreno.

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