Es una medición acerca de la orientación del satélite en el espacio. Importante para saber hacia donde están apuntando las antenas respecto a la Tierra. Está determinada por 2 ángulos ALON y ALAT (Latitud Bahn y Longitud Bahn). Estos 2 números describen una dirección en un sistema esférico de coordenadas. (Attitude Control. (s.f.). Recuperado el dia 12 de Abril de 2007. http://www.telecable.es/personales/ea1bcu/keps.htm)
Figura 5.1.1. Attitude control y ángulo Squint. (Attitude Control. (s.f.). Recuperado el dia 12 de Abril de 2007 de http://www.telecable.es/personales/ea1bcu/keps.htm).
Attitude Longitude (ALON). Relaciona el ángulo entre el eje del satélite (Z-axis) y el semi-eje mayor (A) de la elipse orbital.
Figura 5.1.2. Attitude Longitude. (Attitude Longitude. (s.f.). Recuperado el dia12 de Abril de 2007 de
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Attitude Latitude (ALAT). Relaciona la posición entre el eje del satélite (Z-axis) y el plano orbital. Si el eje Z del satélite (Z-axis) está en el plano orbital entonces ALAT = 0, fuera de esta condición ALAT indica esta diferencia.
Figura 5.1.3. Attitude Latitude. (Attitude Latitude. (s.f.). Recuperado el dia12 de Abril de 2007 de http://www.telecable.es/personales/ea1bcu/keps.htm).
Angulo Squint. Permite al observador conocer en todo momento el alineamiento de las antenas del satélite con el alineamiento de las antenas de sus equipos.
Figura 5.1.4. Angulo Squint. (Angulo Squint. (s.f.). Recuperado el dia 12 de Abril de 2007 de http://www.telecable.es/personales/ea1bcu/keps.htm).
Descripción general del sistema de comunicaciones
Dada la pluralidad de tipos de picosatélites cuyos diseños varían de acuerdo al tipo de órbita o misión que estos desempeñen una vez puestos fuera del planeta, no existe un tipo de sistema único de comunicaciones generalizable para todo CubeSat. Pero generalmente, en misiones relativamente sencillas, suelen implementarse sistemas de comunicaciones similares a los que se describen a continuación. Así mismo, no es parte de la presente investigación y por lo tanto del documento, abordar cada detalle del sistema de comunicaciones del pico-satélite, no obstante como elemento extra, a
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continuación se muestran dos diagramas generales del mismo a bordo del CubeSat „Libertad 1‟. También una imagen real de la estación terrena o estación de recepción implementada junto al Laboratorio Espacial de Vuelo „José María González Benito‟ en la Universidad Sergio Arboleda. Nota: Los planos de circuitos específicos, materiales electrónicos y valores de los mismos, así como los códigos y algoritmos del microcontrolador y dispositivos programables implementados en el CubeSat reposan en los archivos de la Universidad Sergio Arboleda. Los diagramas aquí mostrados, así como toda la información contenida en el presente documento, están sujetos a la normatividad vigente sobre derechos de autor.
Figura 5.1.5. Diagrama de bloques general. Muestra los bloques de recepción, procesamiento y distribución de datos a bordo del CubeSat „Libertad 1‟. (Fuente: Pumpkin Inc., CubeSat guide)
145 MSP430 Micro controlador UHF VHF Sistema electrónico de potencia SRAM Radios en Libertad 1 Sensores de voltajes Sensores de Temperatura Sensores de corriente Reloj Memoria I2C I2C I2C 1 1 V 3.3- 5V V V V V V 5V 3.3- 5V RS232
Arquitectura del sistema
Figura 5.1.6. Arquitectura general del sistema de comunicaciones. Implementado en el CubeSat „Libertad 1‟ (Fuente: Universidad Sergio Arboleda, Libertad I V1.9 250707, 14)
Estación Terrena Rodrigo Noguera Laborde Universidad Sergio Arboleda
HK3USA
UHF
VHF
Figura 5.1.7. Imagen real de la estación terrena ó Estación de recepción. (Fuente: Universidad Sergio Arboleda, Libertad I V1.9 250707, 32)
Conclusiones del Capítulo
Es indispensable ligar los resultados del capítulo anterior (capítulo 4) para enunciar las observaciones y resultados de este, debido a que muchos CubeSats en órbita no envían información exacta de su orientación rotacional, esto es, posición exacta de sus ejes. Se hace necesario entonces estimarla a partir de diferentes variables como: posición orbital relativa, campo magnético terrestre, datos de
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transmisión, etc. De manera que al evidenciar un comportamiento positivo en la transmisión, como se describió en los resultados del capítulo 4, se puede decir que: el sistema de estabilización pasivo de
„Libertad 1‟, implementado con el material ferromagnético HyMu, efectivamente estabilizó al
picosatélite apoyado en las características del campo magnético terrestre en al menos uno de sus ejes de coordenadas (eje Z).
El Attitude Latitude (ALAT), como se mencionó anteriormente, mide la inclinación del eje Z del satélite con respecto al plano orbital; el Attitude Longitude (ALON) mide la inclinación del eje Z del satélite con respecto al semieje mayor (A) de la elipse orbital.
El presente capítulo asume sistemas de estabilización pasivos que orientan CubeSats con respecto al eje
Z en el sistema de coordenadas, al igual que una brújula se orienta bajo el dominio del campo magnético del planeta Tierra, como se describió anteriormente. De manera que la inclinación del eje Z
en el picosatélite es la única variable que “controla” el sistema de estabilización.
Pero el objetivo real del material HyMu es evitar al máximo la „Región Ciega‟ o región de transmisión casi nula. (Ver capítulo 4, Variables Orbitales y Telemetría)
En resumen, al verificar las transmisiones de „Libertad 1‟ se observa que en intervalos considerables de tiempo, el sistema de estabilización pasivo evitó con certeza un ALAT = 0º y ALON = 0º durante las transmisiones remotas.
La anterior disertación es extensible a cualquier picosatélite tipo CubeSat, siempre y cuando posea las mismas características de „Libertad 1‟: volumen, masa, forma, tipo de órbita, altura, y sistema de estabilización; así como propiedades y dimensiones geométricas de sus materiales.
La magnitud de la fuerza gravitacional es inversamente proporcional a la distancia de la Tierra, esto es, mientras un CubeSat se encuentre a mayor distancia de la Tierra, menor será la fuerza gravitacional debida al planeta. En orbitas LEO la gravedad ejercida por la Tierra que experimenta un CubeSat tiende a cero. Así, la orientación del eje Z del CubeSat queda prácticamente “controlada” por el sistema de estabilización pasivo, el cual está sujeto al campo magnético terrestre de la misma manera que una brújula se orienta gobernada por el magnetismo del planeta.
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El ángulo de la región ciega en una antena tipo monopolo dependerá de las características geométricas de esta y de las propiedades ferromagnéticas del material.
Figura 5.1.8. Representación gráfica de orientación satelital. Izquierda: Attitude Latitude (ALAT) respecto al monopolo dispuesto en el eje „Z‟ de un satélite. Centro: Región Ciega de la antena tipo monopolo. Derecha:
Attitude Longitude (ALON) respecto al monopolo dispuesto en el eje „Z‟ de un satélite.
Figura 5.1.9. Orientación tangencial de un CubeSat con respecto a la Tierra. El CubeSat se orienta con respecto a las líneas de campo magnético terrestre utilizando un sistema de estabilización pasivo.
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