Campaña de Pruebas de Vacío Térmico del Modelo de Calificación de Ingeniería EIRSAT-1
Autores: Dunwoody, Rachel; Reilly, Jack; Murphy, David; Doyle, Maeve; Thompson, Joseph; Finneran, Gabriel; Salmon, Lána; O"Toole, Conor; Reddy Akarapu, Sai Krishna; Erkal, Jessica; Mangan, Joseph; Marshall, Fergal; Somers, Eoghan; Walsh, Sarah; de Faoite, Daithí; Hibbett, Mike; Palma, David; Franchi, Loris; Ha, Lily; Hanlon, Lorraine; McKeown, David; O"Connor, William; Uliyanov, Alexey; Wall, Ronan; Shortt
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Campaña de Pruebas de Vacío Térmico del Modelo de Calificación de Ingeniería EIRSAT-1
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Cubesats
Pruebas térmicas
éxito de la misión
Educativo
Verificación
Tasa de fallos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 19
Citaciones: Sin citaciones
Los CubeSats facilitan el desarrollo y despliegue rápido de misiones con fines educativos, de demostración tecnológica y científicos. Sin embargo, están sujetos a una alta tasa de fallos, siendo una de las principales causas la falta de verificación a nivel de sistema. El Satélite de Investigación Educativa Irlandés (EIRSAT-1) es una misión CubeSat en desarrollo en el programa Fly Your Satellite! de la Agencia Espacial Europea (ESA). EIRSAT-1 es un CubeSat de 2U con tres cargas útiles novedosas y un módulo de despliegue de antena a medida, que contribuyen a la complejidad del proyecto. Para aumentar la probabilidad de éxito de la misión, se está empleando una filosofía de modelo prototipo, donde se están construyendo tanto un modelo de calificación de ingeniería (EQM) como un modelo de vuelo de EIRSAT-1. Tras el ensamblaje del EQM, la nave espacial pasó por una exitosa prueba funcional completa y una prueba de misión de un mes. Luego se llevó a cabo una campaña de pruebas ambientales en la Instalación de Soporte CubeSat de la Oficina de Educación de la ESA, donde se realizaron campañas de verificación de vibración y térmica. El enfoque de este artículo es la prueba térmica y verificación del EQM de EIRSAT-1. Durante tres semanas, el EQM fue sometido a un ciclo no operativo, tres ciclos operativos y una prueba de balance térmico en una cámara de vacío térmico. Después de permanecer en cada extremo de temperatura, se realizaron pruebas funcionales para investigar el rendimiento de la nave espacial en este entorno representativo del espacio. Se describe en detalle el enfoque para planificar y ejecutar las pruebas térmicas, incluyendo la documentación requerida, la configuración del equipo de prueba y la determinación de los niveles de prueba. En general, la campaña demostró que la misión puede operar con éxito en un entorno espacial similar al que se espera en órbita, a pesar de enfrentar una serie de problemas. Estos problemas incluyeron una carga útil que mostraba un comportamiento anómalo a bajas temperaturas y la necesidad de redefinir los niveles de prueba debido a una comprensión insuficiente de la disipación interna en la nave espacial. Se plantearon un total de dos no conformidades mayores y tres menores. Crucialmente, estos problemas no se habrían encontrado sin las pruebas térmicas, a pesar de las exhaustivas pruebas ambientales realizadas. Se presentan los principales resultados y lecciones aprendidas durante esta campaña de pruebas térmicas con el objetivo de guiar futuras misiones sobre enfoques óptimos en la organización y ejecución de las pruebas térmicas de sus CubeSats.
Descripción
Los CubeSats facilitan el desarrollo y despliegue rápido de misiones con fines educativos, de demostración tecnológica y científicos. Sin embargo, están sujetos a una alta tasa de fallos, siendo una de las principales causas la falta de verificación a nivel de sistema. El Satélite de Investigación Educativa Irlandés (EIRSAT-1) es una misión CubeSat en desarrollo en el programa Fly Your Satellite! de la Agencia Espacial Europea (ESA). EIRSAT-1 es un CubeSat de 2U con tres cargas útiles novedosas y un módulo de despliegue de antena a medida, que contribuyen a la complejidad del proyecto. Para aumentar la probabilidad de éxito de la misión, se está empleando una filosofía de modelo prototipo, donde se están construyendo tanto un modelo de calificación de ingeniería (EQM) como un modelo de vuelo de EIRSAT-1. Tras el ensamblaje del EQM, la nave espacial pasó por una exitosa prueba funcional completa y una prueba de misión de un mes. Luego se llevó a cabo una campaña de pruebas ambientales en la Instalación de Soporte CubeSat de la Oficina de Educación de la ESA, donde se realizaron campañas de verificación de vibración y térmica. El enfoque de este artículo es la prueba térmica y verificación del EQM de EIRSAT-1. Durante tres semanas, el EQM fue sometido a un ciclo no operativo, tres ciclos operativos y una prueba de balance térmico en una cámara de vacío térmico. Después de permanecer en cada extremo de temperatura, se realizaron pruebas funcionales para investigar el rendimiento de la nave espacial en este entorno representativo del espacio. Se describe en detalle el enfoque para planificar y ejecutar las pruebas térmicas, incluyendo la documentación requerida, la configuración del equipo de prueba y la determinación de los niveles de prueba. En general, la campaña demostró que la misión puede operar con éxito en un entorno espacial similar al que se espera en órbita, a pesar de enfrentar una serie de problemas. Estos problemas incluyeron una carga útil que mostraba un comportamiento anómalo a bajas temperaturas y la necesidad de redefinir los niveles de prueba debido a una comprensión insuficiente de la disipación interna en la nave espacial. Se plantearon un total de dos no conformidades mayores y tres menores. Crucialmente, estos problemas no se habrían encontrado sin las pruebas térmicas, a pesar de las exhaustivas pruebas ambientales realizadas. Se presentan los principales resultados y lecciones aprendidas durante esta campaña de pruebas térmicas con el objetivo de guiar futuras misiones sobre enfoques óptimos en la organización y ejecución de las pruebas térmicas de sus CubeSats.