Projeto e desenvolvimento de um simulador de irradiância solar para cubesats: uma alternativa de baixo custo

Abstract

Este projeto visa desenvolver um simulador de irradiância solar para CubeSats, que são satélites miniaturizados utilizados em experimentos científicos, tecnológicos, testes, entre outras aplicações. O simulador solar desempenha um papel fundamental na avaliação do sistema de harvesting e gerenciamento de energia, além de garantir o correto teste do funcionamento dos módulos a bordo desses satélites. Abordam-se aspectos teóricos das órbitas de satélites, analisando os diferentes tipos utilizados pelos CubeSats e sua importância para o desempenho desses dispositivos. Também são propostos o software e hardware do simulador solar. O desenvolvimento do software envolve a criação de uma graphical user interface (GUI), além da implementação de algoritmos para importar os dados de irradiância solar a serem simulados em cada eixo. Para isso, será utilizado um Raspberry Pi como controlador, responsável por executar o software de simulação e controlar os drivers dos LEDs por meio de pulse width modulation (PWM). Além disso, um display estará conectado ao Raspberry Pi para visualizar a GUI, permitindo a seleção dos dados a serem importados por meio de arquivos CSV. Espera-se que o desenvolvimento desse simulador contribua para a pesquisa e avanço dos CubeSats, possibilitando experimentos mais precisos e impulsionando o progresso no campo da exploração espacial. Ademais, o conhecimento adquirido durante o projeto poderá ser aplicado em outras áreas relacionadas à simulação de irradiância solar em dispositivos espaciais.

This project aims to develop a solar irradiance simulator for CubeSats, which are miniaturized satellites used not only in scientific and technological experiments but also in tests and other applications. The solar simulator plays a crucial role in evaluating the energy harvesting and management system and in accurately testing the operation of the onboard modules of these satellites. The research addresses theoretical aspects of satellite orbits, analyzing the different types of orbits used by CubeSats and their importance for the performance of these devices. Additionally, the software and hardware of the solar simulator are proposed. The software development involves creating a graphical user interface (GUI) and implementing algorithms to import the solar irradiance data to be simulated on each axis. For this purpose, a Raspberry Pi will be used as a controller, running the simulation software, and controlling the LED drivers through pulse width modulation (PWM). Additionally, a display will be connected to the Raspberry Pi to visualize the GUI, allowing the selection of data to be imported through CSV files. It is expected that the development of this simulator will contribute to the research and advancement of CubeSats, enabling more precise experiments and driving progress in the field of space exploration. Additionally, the knowledge acquired during the project can be applied in other areas related to the simulation of solar irradiance in space devices