Continuaré y me disculparé por mi ignorancia en torno a este tema, ya que mi experiencia es Aerodinámica y no Ingeniería Eléctrica. Por lo que entiendo, los CubeSats suelen generar su energía mediante el uso de células solares. Mis preguntas con respecto a la potencia de CubeSat están a continuación:
Probablemente sería útil para mí proporcionar un poco más de información sobre lo que estoy tratando de lograr. En última instancia, mi equipo y yo estamos diseñando un dispositivo de arrastre aerodinámico que se puede usar para evitar colisiones de satélites en LEO. El objetivo es proporcionar a un operador de CubeSat la capacidad de actuar ante una advertencia de colisión si se recibe, enviando una señal a su CubeSat para desplegar nuestro dispositivo de arrastre aerodinámico y luego retraer ese dispositivo de arrastre una vez que haya pasado el riesgo de colisión.
La mayoría de los CubeSats tienen un sistema de energía eléctrica (EPS) como un módulo dedicado en un solo PC104 como PCB. Dependiendo de la capacidad requerida de las baterías secundarias (recargables), se pueden alojar en la misma PCB o como módulos adicionales.
Los conjuntos de celdas solares, con diodos de derivación (requerido en caso de sombra de celdas y fallas) y bloqueo (que evitan que la corriente fluya de regreso a las celdas y actúa como una buena protección contra varios modos de falla) se ensamblan en unidades de paneles solares que están conectadas eléctricamente con EPS y térmicamente con la estructura. Ambas conexiones deben estar bien diseñadas para evitar pérdidas de energía innecesarias.
EPS contiene un rastreador de punto de máxima potencia (MPPT), que es un convertidor CC-CC con la capacidad de ajustar su carga a la curva de corriente-voltaje variable de las células solares (dependiendo de la luz solar incidente). Según el número de celdas solares en una matriz y si están conectadas en serie o en paralelo, la salida de CC-CC debe aumentarse o reducirse para que coincida con las necesidades de voltaje de carga de las baterías. Los circuitos de carga, protección y desconexión de las baterías suelen estar presentes, así como el calefactor de las baterías. Además, desde las baterías hasta la distribución de energía para el resto del sistema, se agregan convertidores CC-CC adicionales, generalmente para 12 V, 5 V y 3,3 V. La línea de batería no regulada se distribuye en algunos casos. A veces, los interruptores están integrados en el EPS para controlar las líneas eléctricas dedicadas. Una unidad de procesamiento suele estar presente para controlar el MPPT y los convertidores e interruptores CC-CC de salida, así como para otras necesidades de mantenimiento y telemetría. Además, EPS está a cargo de encender el sistema después del despliegue desde el vehículo de lanzamiento, para lo cual se requieren interruptores de despliegue y un temporizador de retraso. A veces, EPS también realiza el despliegue automático de antenas y paneles solares desplegables. Los componentes y submódulos redundantes son comunes.
- ¿Cómo se distribuye esta energía para hacer funcionar los diversos subsistemas del CubeSat?
Los CubeSats (al menos 1U a 3U) tienen un volumen disponible escaso y muchos diseños optan por buses de interconexión integrados personalizados y no existe una estandarización única en la distribución de energía. Sin embargo, al igual que con el estándar PC104, la mayoría de los módulos están interconectados con conectores de pila, a través de los cuales algunas líneas se dedican a la distribución de energía.
- ¿La salida de energía de CubeSat de las células solares generalmente está en una forma estandarizada?
No. La mejor estrategia es encontrar una configuración de conexión paralela/serie adecuada de células solares individualmente para cada panel solar. Los tamaños de los paneles solares en un solo CubeSat pueden diferir. Además, escalar de 1U a 2U a 3U y más grande proporciona diferentes configuraciones preferibles.
- ¿Se utilizan conexiones estándar para que los subsistemas accedan a la fuente de alimentación de CubeSat?
Apile los conectores, ya que el estándar PC104 es lo más cercano a las conexiones estandarizadas que puede obtener. Los proveedores de subsistemas suelen preferir esto, pero hay muchas soluciones personalizadas.
Aquí puede encontrar una descripción general de la solución disponible por parte de los proveedores de subsistemas: https://blog.satsearch.co/2020-06-10-satellite-electrical-power-systems-eps-on-the-global-marketplace-for-space
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UH oh