Diseño y Fabricación de una Plataforma de Pruebas para validar el Sistema de Control de Actitud de un CubeSat

Abstract

El presente trabajo muestra el diseño y la fabricación de una prototipo experimental de plataforma de pruebas para validar el Sistema de Control de Actitud (ADCS) de un CubeSat. La solución desarrollada se basa en los principios de un cojinete aerostático que forma una película de aire presurizado para minimizar la fricción, permitiendo simular las condiciones de microgravedad presentes en el espacio. Se emplearon herramientas de Diseño Asistido por Computadora (CAD) y simulaciones de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) para diseñar y evaluar la distribución del flujo de aire. El prototipo fue fabricado mediante impresión 3D con material PLA, lo que permitió obtener una solución de bajo costo y rápida implementación. Las pruebas experimentales incluyeron la medición de la altura de la película de aire bajo diferentes cargas, así como la evaluación del desempeño del ADCS mediante sensores IMU y el funcionamiento de la rueda de reacción. Los resultados demostraron capacidad de la plataforma para emular bajo roce al levantar la carga sin embargo su uso es inviable dado a que se identificaron limitaciones en términos de estabilidad del movimiento, lo que abre la posibilidad de futuras mejoras en el diseño.

The present work presents the design and fabrication of an experimental prototype of a test platform to validate the Attitude Determination and Control System (ADCS) of a CubeSat. The developed solution is based on the principles of an aerostatic bearing that forms a pressurized air film to minimize friction, allowing the simulation of microgravity conditions present in space. ComputerAided Design (CAD) tools and Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations were used to design and evaluate the air flow distribution. The prototype was manufactured using 3D printing with PLA material, enabling a low-cost and rapidly implementable solution. Experimental tests included measuring the height of the air film under different loads, as well as evaluating the ADCS performance using IMU sensors and testing the reaction wheel operation. The results demonstrated the platform’s ability to emulate low friction by lifting the load; however, its use is unfeasible due to identified limitations in movement stability, opening the possibility for future design improvements.