Análise de Sensibilidade da Resposta Térmica de Modelos CubeSat 1U e 3U em Órbita Terrestre Baixa

Abstract

CubeSats são pequenos satélites de arquitetura padronizada e amplamente utilizados em missões na órbita baixa terrestre, apresentando vantagens relacionadas ao menor custo, à modularidade e ao menor tempo de desenvolvimento. Entretanto, suas dimensões reduzidas e a elevada integração entre subsistemas dificulta a implementação de soluções mais robustas e concretas sobre o controle térmico do projeto. Os CubeSats apresentam elevada sensibilidade ao ambiente térmico orbital e aos parâmetros de projeto que governam a absorção, redistribuição e rejeição de calor. Este trabalho avaliou a influência de parâmetros orbitais e de projeto sobre a resposta térmica de modelos conceituais de CubeSats 1U e 3U. Os modelos foram desenvolvidos no Ansys Thermal Desktop considerando um ambiente térmico de órbita baixa terrestre. Foram avaliados seis parâmetros: altitude orbital, ângulo beta, emissividade, absortividade, condutância térmica de contato e dissipação interna. Cada parâmetro foi representado por três níveis e todas as combinações foram simuladas, sendo 729 casos para cada configuração. A resposta térmica foi caracterizada pelas temperaturas média, máxima e mínima e pela amplitude térmica, calculadas a partir da resposta média de cada nível. Os resultados mostraram que o ângulo beta modifica significativamente o comportamento térmico devido às alterações no eclipse e na geometria de exposição solar. O aumento da absortividade elevou as temperaturas, enquanto o aumento da emissividade a reduziu. A condutância térmica de contato apresentou forte efeito sobre as temperaturas extremas e sobre a amplitude térmica por modificar a redistribuição interna de calor. A altitude e a dissipação interna apresentaram alterações menores nos cenários avaliados. A comparação entre as configurações mostrou ainda que uma mesma alteração de parâmetro pode produzir respostas diferentes nos modelos 1U e 3U.