Operación de arreglos de propulsores de arco de vacío con múltiples fuentes de corriente aisladas
Autores: Kanda, Benjamin; Kim, Minkwan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Operación de arreglos de propulsores de arco de vacío con múltiples fuentes de corriente aisladas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Propulsores de arco de vacío
Sistema de micropropulsión
CubeSats
Arreglos de VAT
Unidad de procesamiento de energía
Solución de propulsión
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 36
Citaciones: Sin citaciones
Los propulsores de arco de vacío (VATs) han ganado recientemente un interés significativo como sistema de micropropulsión debido a su escalabilidad, bajo costo, capacidad de almacenamiento y pequeño tamaño. Si bien los VATs ofrecen una solución de propulsión atractiva para CubeSats, los sistemas de alimentación de propulsante convencionales utilizados en los VATs requieren partes mecánicas móviles intrincadas, lo que aumenta la complejidad general del sistema y el riesgo de la misión. Una alternativa prometedora es el uso de arreglos de VAT, donde múltiples VAT de capa delgada se disponen en una cuadrícula espaciada regularmente, mejorando así la fiabilidad, aumentando el impulso total sin un sistema de alimentación de propulsante mecánico y permitiendo el control de actitud integrado a través de la colocación de propulsores fuera del eje. Sin embargo, los arreglos de VAT requieren una unidad de procesamiento de potencia (PPU) más grande y un sistema de control adicional, lo que plantea desafíos dentro de las limitaciones de volumen de CubeSat. Para abordar esto, este estudio propone un diseño de PPU novedoso que permite la operación simultánea de múltiples VAT mientras minimiza la masa y el volumen del sistema. Los resultados experimentales demuestran el funcionamiento exitoso de pares de VAT utilizando el concepto de PPU propuesto, validando su viabilidad como una solución de propulsión eficiente para CubeSats.
Descripción
Los propulsores de arco de vacío (VATs) han ganado recientemente un interés significativo como sistema de micropropulsión debido a su escalabilidad, bajo costo, capacidad de almacenamiento y pequeño tamaño. Si bien los VATs ofrecen una solución de propulsión atractiva para CubeSats, los sistemas de alimentación de propulsante convencionales utilizados en los VATs requieren partes mecánicas móviles intrincadas, lo que aumenta la complejidad general del sistema y el riesgo de la misión. Una alternativa prometedora es el uso de arreglos de VAT, donde múltiples VAT de capa delgada se disponen en una cuadrícula espaciada regularmente, mejorando así la fiabilidad, aumentando el impulso total sin un sistema de alimentación de propulsante mecánico y permitiendo el control de actitud integrado a través de la colocación de propulsores fuera del eje. Sin embargo, los arreglos de VAT requieren una unidad de procesamiento de potencia (PPU) más grande y un sistema de control adicional, lo que plantea desafíos dentro de las limitaciones de volumen de CubeSat. Para abordar esto, este estudio propone un diseño de PPU novedoso que permite la operación simultánea de múltiples VAT mientras minimiza la masa y el volumen del sistema. Los resultados experimentales demuestran el funcionamiento exitoso de pares de VAT utilizando el concepto de PPU propuesto, validando su viabilidad como una solución de propulsión eficiente para CubeSats.