Evaluación del desempeño de la radiación emitida por el sol como sistema de suministro de energía a un pico-satélite “CUBESAT”

Abstract

En la operación de un satélite es de vital importancia la energía eléctrica, ya que esta debe alimentar todos los sistemas del mismo, tales como el de control y comando, el de comunicaciones, el de control de actitud, entre otros. Esta energía puede ser obtenida, básicamente, en el espacio exterior a la Tierra de diferentes formas, ya bien sea a partir de reacciones nucleares (EN), o a partir de reacciones químicas (EQ), o bien a partir de la transformación de la energía proveniente del sol (EF).Sin importar el tipo de misión que deba ejecutar la nave espacial (comercial, militar o científica) el tamaño del satélite y el tipo de fuente de energía, se debe tener presente que esta es un recurso limitado tanto en tiempo de vida como en su valor, y que mientras más pequeño sea el satélite estas dos magnitudes decrecen de manera dramática, siendo el escenario más crítico el de un pico satélite, en donde las restricciones de tamaño y peso impiden el uso de la EN y la EQ, quedando como única opción el uso la EF. A esto se ha de agregar que las dimensiones de las caras del mismo (10 cm X 10 cm ) solo permiten ubicar, a lo máximo dos celdas solares por cara.Con el propósito de determinar la energía que puede suministrar el sol a un pico satélite a continuación, y de manera rápida, se estudiará la radiación emitida por el sol y la cantidad posible de esta que se encuentra disponible a la altura de la órbita del pico satélite, para lo cual se hace uso de una simulación de la misma en MATLAB.

Estimación de la cantidad de potencia suministrada por las celdas fotovoltaicas de un cubesat

“…La irradiación solar varía con la distancia al sol; la Organización Mundial de Meteorología (World Meteorological Organization [WMO]) estableció 2 a unidad astronómica (Hyder, Wiley, Halpert, Floody Sabripour, 2000). Debido a los movimientos de traslación de la Tierra y de los satélites en su órbi-ta, la irradiación que recibe un picosatélite varía 2 y 1421,06 W/m 2 (Hernández , 2012). No obstante, la constante solar fuera de la atmosfera terrestre, conocida como Aire Masa Cero (AM0), aceptada por la Sociedad Americana para Prueba y Materiales (American En cuanto a la temperatura de los CubeSat, se han realizado análisis térmicos basados en modelos, los cuales muestran variaciones de -85 a 50 -ta con datos reales enviados por los CubeSat -ca del Estado California (CalPoly), los cuales (Friedel y McKibbon, 2011).…”

“…Anteriormente se ha determinado la cantidad de potencia solar en la órbita de un picosatélite CubeSat, mostrando la variación de la irradiación solar según la traslación de la Tierra (Hernández, Gómez Vargas y Rocha, 2012). En este artículo se estima la cantidad de potencia que puede obtenerse de las celdas fotovoltaicas en las caras de un CubeSat 1U, considerando que el CubeSat tiene una órbita terrestre baja (LEO) y un control de orientación pasivo de manera que una cara está siempre orientada hacia la Tierra.…”