Simulação da dinâmica orbital e controle passivo de atitude de nanossatélites

Abstract

O presente texto relata o estudo de uma simulação orbital utilizada para analisar um sistema de controle de atitude passivo de um cubesat. Tal sistema de controle visa a orientar o corpo do satélite sem gasto de energia elétrica. Essa simulação é um estudo orbital completo que considera diversos fatores, tais como: i) rotação do planeta; ii) atitude do corpo; iii) campo geomagnético, etc. A atitude do corpo é influenciada por alguns fenômenos físicos, como a interação entre os elementos magnéticos presentes no corpo do satélite e o campo magnético da Terra, o gradiente de gravidade, entre outros. O princípio de funcionamento desse sistema de controle é baseado no alinhamento do campo magnético dos ímãs incrustados no corpo do cubesat com o campo geomagnético local, para que assim, o nanossatélite acompanhe as linhas do campo magnético terrestre. Também são utilizadas barras de histerese, compostas por um material de alta permeabilidade magnética, a fim de dissipar a energia do sistema durante o processo de correção de atitude. O texto apresenta resultados que demonstram a eficácia do sistema de controle passivo magnético em estabilizar e orientar o cubesat para diversas órbitas.

This work reports the study of an orbital simulation used to analyze a cubesat's passive attitude control system. Such control system aims to guide the satellite's body without any electrical energy comsumption. This simulation is a complete orbital study that take into account several factors, such as: i) the rotation of the planet; ii) the body's attitude; iii) the geomagnetic field, etc. The satellite's attitude is influenced by some physical phenomena,like the interaction between the magnetic elements within the satellite's body and the magnetic field of the Earth, the gravity gradient, among others. The operating principle of this control system is based on the alignment of the magnetic field of the magnets embedded in the cubesat's body with the local geomagnetic field, so that the nanosatellite follows the lines of the Earth's magnetic field at any given point. Hysteresis rods are also used, composed of a high permeability material, in order to dissipate the energy of the system during the process of attitude correction. The text presents results that demonstrate the effectiveness of the magnetic passive control system in stabilizing and guiding the cubesat in several orbits.