Estado del arte de los Sistemas de Determinación y Control de Actitud satelital

Sé que podría obtener una respuesta como "el cielo no es el límite"...

Pero considerando el estado actual del arte de los sistemas ADC de los satélites modernos . ¿Aún no hemos llegado a un "máximo"? ¿O aún quedan muchas mejoras por hacer? ¿En qué se está trabajando por el momento? ¿Cuáles son algunas de las principales dificultades a las que se enfrentan hoy en día los ingenieros que desarrollan esos sistemas?

¿Cuáles son algunas fallas de misión causadas por los ADCS (Sistemas de Control y Determinación de Actitud)?

Estamos justo al comienzo del glorioso camino de los motores RCS de iones, y los cojinetes magnéticos sin fricción aún necesitan entrar en uso en las ruedas de reacción.
Diría que los magnetorquers ( en.wikipedia.org/wiki/Magnetorquer ) son otra tecnología en la que se está trabajando y probablemente mejorará la confiabilidad y reducirá la carga de propulsor para los satélites de órbita terrestre baja en el futuro. (Sin embargo, solo es una opinión, así que dejaré esto como un comentario).
Más o menos en la línea de There's Plenty of Room at the Bottom de Feynman ( aquí o aquí ) probablemente haya espacio para la innovación para satélites de 1U y más pequeños. Baja potencia, alta confiabilidad, pequeño volumen, bajo costo, larga vida... No necesariamente reinventar la rueda (perdón por el juego de palabras) algorítmicamente, pero hacer que las cosas pequeñas funcionen bien es más que reducir los diseños de las cosas grandes.

Respuestas (2)

Las principales mejoras en ADCS se producen cuando hay componentes defectuosos, y uno tiene que solucionar estas limitaciones. Por ejemplo, Kepler tiene solo 2 ruedas de reacción en funcionamiento, cuando originalmente requería 3. Los avances en ADCS le han permitido mantener cierta estabilidad utilizando las 2, usando el Sol como una tercera fuerza. Hubble también usó tecnología similar, para ruedas de reacción rotas, hasta que fueron reemplazadas en una misión de servicio del transbordador.

Los conceptos básicos ya se conocen, como usted dijo, y de hecho, se conocen desde hace algún tiempo. Hay mejoras para mejorar aún más los sistemas, pero los algoritmos son conocidos.

Usar a Kepler como ejemplo es inapropiado. Las ruedas de reacción duraron mucho más de lo planeado para la misión. Este no fue un caso de confiabilidad de los componentes, sino un problema de la misión que se extendió tanto hasta que algo se rompió. Además, los algoritmos no son completamente "conocidos". Ciertamente conocemos varios algoritmos, pero sigue siendo un área activa de investigación. Una nueva versión de QuEST sale todo el tiempo y cada vez se utilizan más variaciones de filtros Kalman en los satélites. Debido a que ADCS no es lineal, aún no se ha probado una solución globalmente óptima.

Se está investigando mucho sobre la precisión de puntería de segundos de arco para permitir que la próxima generación de telescopios después del JWST realice hazañas aún más impresionantes. La NASA en el SBIR 2019 está solicitando convocatorias para el desarrollo tecnológico en esta área. (Consulte S3.04) https://sbir.nasa.gov/solicit/61545/detail?data=ch9

Gran parte de la investigación aquí, básicamente se reduce a descargar las ruedas de reacción como la opción de control porque las ruedas de reacción son terriblemente ruidosas mecánicamente. He visto propuestas para que EP se use como un reemplazo de bajo ruido.

La estabilidad del jitter es la otra área en la que puedo pensar.

En cuanto a los problemas, lidiar con el ruido es generalmente el mayor problema.

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