¿Cómo manejará GomX-4B el momento angular cuando use propulsores de butano para moverse?

El próximo satélite propulsado por butano de la ESA de Phys.org describe los propulsores de gas frío alimentados con butano de GomX-4B y cómo los probará y utilizará para navegar a diferentes distancias de su socio GomX-4A. Ver la página del espacio de Gunter . Véase también ESA .

La siguiente imagen se muestra en el artículo. Si entiendo correctamente, esto representa una sexta parte de la nave espacial 6U, o 2x0.5 U en un extremo. Se dice que hay cuatro propulsores, y un par se usará principalmente con el otro par como respaldo.

¿Dónde estarán ubicados los propulsores? ¿Pueden vectorizarse o están fijos con respecto al centro de masa de la nave espacial? ¿Cómo garantizará la nave espacial un empuje controlado y dirigido sin girar alrededor de ningún eje, utilizando solo dos propulsores fijos? ¿Hay ruedas de reacción para este y otros tipos de propulsores para descargar el momento angular acumulado?

abajo: "Chip propulsor para el sistema de propulsión del GomX-4B CubeSat, diseñado por Nanospace en Suecia. Elementos como canales de flujo y sensores, cámara y boquilla se ajustan en un chip de 1x2 cm, de solo 1 mm de espesor mediante el uso de tecnología de sistemas microelectromecánicos, de lo contrario conocido como MEMS. En términos terrestres, MEMS ya es una plataforma tecnológica muy madura: hay dispositivos de este tipo a nuestro alrededor, en nuestros teléfonos celulares, relojes y automóviles". De la ESA aquí

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Chip propulsor de butano

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El sistema de propulsión de gas frío de GomX-4B ocupa dos unidades Half-CubeSat en un lado del nanosatélite, con dos tanques esféricos de titanio llenos de butano líquido. Tiene cuatro propulsores de 1 mN, normalmente para ser disparados en pares mientras mantiene un juego en reserva. Crédito: nanoespacio

Sistema propulsor de butano GomX-4B

Esos tanques son notablemente no esféricos. Tal vez querían decir "cilíndrico".
@NathanTuggy están más cerca de una esfera que de una vaca y, sin embargo...

Respuestas (1)

tl:dr: Utiliza ruedas de reacción durante el encendido y magnetotorquers para descargar las ruedas más tarde.

La página web de GOMX-4 habla sobre el bus satelital común (énfasis agregado):

Ambos satélites aplican la misma arquitectura basada en la plataforma GomSpace 6U con solo una configuración de hardware diferente. ... el subsistema ADCS a bordo es una versión mejorada para grandes tamaños de cubesat que utiliza potentes ruedas de reacción, un sensor giroscópico externo y está adaptado para integrar diferentes tecnologías de seguimiento de estrellas , además del magnetorquer , los sensores solares y el magnetómetro utilizados con éxito en misiones anteriores. La capacidad de comunicación espacio-tierra de ambos satélites se mejora mediante el uso del enlace de alta velocidad en banda S que admite el enlace de comunicación UHF nominal para enlace ascendente y enlace descendente.

(La página web también tiene algunos diagramas del sistema, pero tienen una resolución tan baja que no vale la pena incluirlos aquí)

Juntos, forman un conjunto bastante completo de herramientas para detectar y controlar la actitud.

La gestión de la actitud ha sido un problema operativo:

Una de las principales lecciones aprendidas de estas maniobras de propulsión (test butano) es la saturación de las ruedas de reacción a 4000 rpm que se ha alcanzado durante encendidos superiores a 3,5 minutos. Por lo tanto, toda la quema realizada en esta misión se ha dividido en varios pasos consecutivos de menos de esa duración hasta alcanzar el tiempo de quema total deseado y la órbita objetivo.

Eso parece indicar que los propulsores no están perfectamente alineados a través del centro de masa, o tal vez no están debidamente equilibrados: a medida que los propulsores se disparan, las ruedas de reacción tienen que proporcionar par para compensarlas, lo que genera el momento angular de la rueda. Una vez que las ruedas alcanzan su velocidad máxima, la combustión debe detenerse hasta que las ruedas puedan descargarse a través del magnetorquer.

Añadido un poco al final.
Añadido un poco al principio. Para algunos de nosotros, es mucho más fácil asimilar una respuesta cuando tienes un aviso de adónde va.
¿Cómo manejará GomX-4B el momento angular cuando use propulsores de butano para moverse?
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