Fluxo de apoio à concepção de hardware para o segmento espacial visando melhoria de confiabilidade de missões cubesat

Abstract

Uma das principais característica de missões espaciais desenvolvidas com base em satélites do tipo Cubesat consiste no baixo custo. Porém, essa característica possui impacto direto na alta taxa de falhas observada ao longo dos anos nesse tipo de satélite. Visando contribuir com a melhoria dos níveis de confiabilidade de sistemas espaciais utilizados em Cubesats, na presente pesquisa foi realizada uma investigação nas técnicas de projeto e verificação de hardware para o segmento espacial. Durante a pesquisa foi realizado um estudo e a seleção de normas a serem utilizadas como guia para o desenvolvimento de Cubesats, com o objetivo de formalizar e padronizar não apenas a gerência do processo de desenvolvimento, mas também as atividades de engenharia. Foi identificado um fluxo de projeto e desenvolvimento a ser utilizado em futuras missões, e esse fluxo foi utilizado em um estudo de caso de implementação de uma placa para ser utilizada como o centro computacional de um Cubesat: a Payload XL. Como parte do estudo de caso foi elaborado o plano de montagem, integração e verificação (AIV) da plataforma Advanced Payload Processors (APPs) a qual a Payload XL faz parte. Para tal, foram utilizadas como base as normas ECSS, e boas práticas da indústria adotadas em outros projetos do SpaceLab. A pesquisa foi realizada no contexto da missão GOMX-5, com previsão de lançamento no primeiro semestre de 2022, através de uma parceria entre a Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), European Space Agency (ESA), a Cobham Gailer, a GMV, a CBK e a GOMSpace, estas quatro últimas sendo empresas europeias consolidadas no setor espacial.

Abstract: A distinctive feature of Cubesat based missions is their low cost. However, this characteristic has a direct impact on the high failure rate observed over the years in this type of satellite. Aiming to improve reliability figures of embedded systems used in Cubesats, this research investigates design and verification techniques to be employed in the space segment. A study was carried out to select and to adapt standards to be used as a guide for the development of Cubesats. The goal was to choose a flow to be followed not only for project management but also in engineering activities. The chosen design and development flow was used in a case study of a board designed to be the computational module of a Cubesat: the Payload-XL. As part of the case study, the Assembly, Integration, and Verification (AIV) plan for the Advanced Payload Processors (APPs) platform was prepared. To this end, ECSS standards and good industry practices adopted in other SpaceLab projects were used as a basis. The research was carried out in the context of the GOMX-5 mission, scheduled to be launched in the first half of 2022, through a partnership between the Federal University of Santa Catarina (UFSC), the European Space Agency (ESA), Cobham Gailer, GMV, CBK and GOMSpace, the last four being consolidated European companies in the space sector.