Projeto e desenvolvimento de uma plataforma de FlatSat para testes de subsistemas de CubeSats

Abstract

Missões baseadas em satélites de pequeno porte costumam ter taxas de sucesso mais baixas, pelo menor rigor durante a verificação e validação do satélite, bem como por falta de técnicas da engenharia de sistemas. Porém, por serem mais rápidas e baratas de serem desenvolvidas, essas missões estão sendo adotadas com mais frequência, fazendo com que a confiabilidade desses satélites seja algo crítico. Dessa forma, a montagem de uma FlatSat durante o desenvolvimento desses satélites é uma prática que contribui para aumentar sua confiabilidade e robustez. No entanto, ainda há pouca informação acerca de plataformas de FlatSat. Dessa forma, alguns grupos que desenvolvem satélites de pequeno porte, por vezes, podem desconhecer a importância dessas plataformas ou o modo de desenvolvê-las e utilizá-las. Com o intuito de ajudar esses grupos, tem-se o objetivo de propor uma metodologia para desenvolvimento de plataformas de FlatSat, a qual baseia-se em: (1) identificar as tendências acerca dessas plataformas e (2) utilizar essas informações como referência para propor uma plataforma própria. Dessa forma, um mapeamento sistemático foi conduzido, sendo possível mostrar que essas plataformas vêm sendo utilizadas com mais frequência no desenvolvimento de satélites de pequeno porte. Suas principais características também foram analisadas e, com base no modo como os subsistemas são interfaceados, uma classificação foi proposta, onde as plataformas de FatSat foram divididas em: Raw, Bridge, Dock e Modular FlatSat. Por fim, foi possível identificar suas principais aplicações durante a verificação e validação dos satélites. Na sequência, essas informações foram consideradas para desenvolver uma plataforma própria. Ela possui características de uma Bridge e uma Dock FlatSat, aumentando a exposição dos subsistemas e possibilitando a implementação de algumas funcionalidades. Ela possui sensores de corrente e de temperatura, oferecendo outras formas de avaliar o sistema, possui um microcontrolador, o qual pode ser utilizado para monitoramento e simulações, e possibilita a conexão de equipamentos externos, como computadores e fontes de tensão. Essa plataforma é open-source, onde se utilizou a versão 2.0 da licença CERN–OHL. Por fim, dois artigos científicos foram produzidos, os quais foram submetidos à IEEE J-MASS e ao IAA LACW.

Missions based on small satellites tend to have lower success rates due to less rigor during satellite verification and validation and a lack of systems engineering techniques. However, because they are faster and cheaper to develop, these missions are being adopted more frequently, making the reliability of these satellites critical. Therefore, one of the practices that increase reliability is mounting a FlatSat during the development of these satellites. However, there is still little information about FlatSat platforms. Therefore, some groups that develop small satellites may be unaware of the importance of these platforms or how to build and use them. In order to help these groups, the goal is to propose a methodology for the development of FlatSat platforms, which is based on: (1) identifying the trends concerning these platforms and (2) using this information as a reference to propose a platform. Thus, a systematic mapping was conducted, and it was possible to show that these platforms have been used more frequently in the development of small satellites. Their main characteristics were also analyzed, and based on how the subsystems are interfaced, a classification was proposed. The FatSat platforms were divided into Raw, Bridge, Dock, and Modular FlatSat. Finally, it was possible to identify their main applications during the verification and validation of the satellites. Then, this information was taken into account to develop a platform. It has the characteristics of a Bridge and a Dock FlatSat, increasing the exposure of the subsystems and allowing the implementation of some functionalities in the platform itself. It has current and temperature sensors, offering other ways to evaluate the system. It has a microcontroller, which can be used for monitoring and simulations. Finally, it allows the connection of external equipment such as computers and voltage sources. This platform is open-source, where version 2.0 of the CERN-OHL license was used. Finally, two scientific papers were produced, which were submitted to IEEE J-MASS and IAA LACW.