REQUERIMIENTOS PARA CERTIFICACIÓN DE VUELO DE UN NANOSATÉLITE

Abstract

En el presente documento, se realizó un estudio sobre las normativas que corresponden a los requisitos base para el proceso de verificación y aceptación para el vuelo de un nanosatélite. Este estudio está enfocado principalmente en el estándar CubeSat. El documento se basa en información oficiales del estándar CubeSat, tanto como documentación de organizaciones relacionadas al desarrollo espacial, tales como NASA (1-6), ECSS (7-12) e INPE (13), además de información de empresas de ingeniería enfocadas al diseño estructural y mecánico de satélites y conferencias respecto del diseño térmico de nanosatélites. De este estudio se desprende que son necesarios requisitos legales, como el caso de permisos para comunicación por radiofrecuencia y observación terrestre, el cumplimiento de un prolijo procedimiento de verificación de diseño, para satisfacer los requerimientos de la misión. Estos aseguran la supervivencia y el éxito de la misión en la cual esté involucrado y, al mismo tiempo, no comprometer las otras misiones de igual o mayor importancia con las que comparta lanzamiento como carga útil. Dentro de estos requisitos de diseño deben verificarse tanto requisitos generales, como mecánicos, eléctricos, ambientales propios del lanzamiento y de operación a los cuales se verá sometido. Existen diferentes enfoques para la realización de la verificación ambiental para vuelo. Sin embargo, se destacan las realizadas a un CubeSat en el Documento LSP-REQ-317.01 (6) de NASA, mencionado en CDS Rev. 13 (1), las cuales son principalmente pruebas vibratorias, de choque mecánico, de ciclado térmico en vacío, de horneado térmico en vacío, pruebas de configuración del hardware y compatibilidad electromagnética. De las pruebas revisadas en la literatura se considera que las más importantes en términos de diseño mecánico, tanto estructural como térmico son de carácter: vibracional, térmico y de vacío. Se describieron las mencionadas en la literatura de Instar Engineering and Consulting (14-20) y el paper de 47th International Conference on Environmental Systems (21). Además, se realizó una propuesta de instrumentación capaz de realizar dichas pruebas, necesarias para verificar y asegurar la aceptación del vuelo de un nanosatélite, con el fin de orientar a alguien que se esté instruyendo en la implementación del proceso de Ensamble, Integración y Pruebas (AIT) para nanosatélites. La propuesta consideró para pruebas vibracionales el modelo EDM-2000 de Haida (22) y los modelos ES-3 al ES-50 de AISILI (23), mientras que para las pruebas térmicas y de vacío se propusieron los productos “Space Simulation Thermal Vacuum System for Cubesats” (24) y “TVAC THERMAL CYCLING SYSTEMS” (25) modelos TVAC-1824TC y TVAC-2020TC de LACO TECHNOLOGIES, los modelos del TVC-500 al TV-3000 de GRANDETOP (26) y la alternativa propuesta por Telstar (27)In this document, a study was carried out on the regulations that correspond to the basic requirements for the verification and acceptance process for the flight of a nanosatellite. This study is mainly focused on the CubeSat standard. The document is based on official information from the CubeSat standard, as well as documentation from organizations related to space development, such as NASA (1-6), ECSS (7-12) and INPE (13), as well as information from engineering companies focused on the structural and mechanical design of satellites and conferences regarding the thermal design of nanosatellites. This study shows that legal requirements are necessary, such as the case of permits for radio frequency communication and ground observation, compliance with a detailed design verification procedure, to satisfy the requirements of the mission. These ensure the survival and success of the mission in which it is involved and, at the same time, do not compromise the other missions of equal or greater importance with which it shares launch as a payload. Within these design requirements, both general, mechanical, electrical, environmental requirements of the launch and operation to which it will be subjected must be verified. There are different approaches to conducting flight environmental verification. However, those carried out on a CubeSat in NASA Document LSP-REQ-317.01 (6), mentioned in CDS Rev. 13 (1), which are mainly vibratory tests, mechanical shock, vacuum thermal cycling tests, thermal vacuum baking, hardware configuration testing and electromagnetic compatibility. Of the tests reviewed in the literature, it is considered that the most important in terms of mechanical design, both structural and thermal are of a character: vibrational, thermal and vacuum. Those mentioned in the literature of Instar Engineering and Consulting (14-20) and the paper of the 47th International Conference on Environmental Systems (21). In addition, an instrumentation proposal capable of carrying out said tests, necessary to verify and ensure the acceptance of the flight of a nanosatellite, was made in order to guide someone who is being instructed in the implementation of the Assembly, Integration and Testing process (AIT) for nanosatellites. The proposal considered for vibrational tests the model EDM-2000 of Haida (22) and the models ES-3 to ES-50 of AISILI (23), while for the thermal and vacuum tests the products “Space Simulation Thermal Vacuum System for Cubesats” (24) and “TVAC THERMAL CYCLING SYSTEMS” (25) models TVAC-1824TC and TVAC-2020TC from LACO TECHNOLOGIES, models from TVC-500 to TV-3000 from GRANDETOP (26) and the alternative proposed by Telstar (27)