Estoy escribiendo mi tesis sobre antenas para aplicaciones de satélites pequeños (cubesats). Además de las especificaciones eléctricas relacionadas con la aplicación en particular, también existen otros requisitos "prácticos" relacionados con el "ambiente hostil" que es el espacio.
Por ejemplo, el metal flotante es peligroso para la antena, ya que podría acumular carga y provocar una chispa que podría dañar el dispositivo. Podrían ocurrir cosas similares si utilizamos material sin un factor de dilatación térmica adecuado o sin desgasificación. También los componentes electrónicos activos deben protegerse adecuadamente de la radiación.
Mi pregunta es:
En la parte superior de mi cabeza, aquí hay una serie de cosas que necesitaría abordar "aparte de las especificaciones eléctricas". En realidad, este es un gran caso para una sólida ingeniería de sistemas en su satélite. Dado que habrá grandes compensaciones entre potencia, apuntamiento, masa y rendimiento/rendimiento de RF.
Lea este libro y luego aprenda sobre los balances de enlaces y la interferencia EM. Considerar:
Utiliza estas y algunas otras restricciones para diseñar el presupuesto de su enlace, que determina cuánta potencia necesita transmitir para recibir X cantidad de potencia en el receptor (ya sea que tenga una sola antena para transmitir/recibir en el cubesat o no, pero si no, tendrá que hacer esto dos veces, una para el enlace ascendente y otra para el enlace descendente. Hay varias razones para hacerlo de esa manera y varias razones para no hacerlo).
Finalmente, diseñe su antena para que no interfiera con otros dispositivos electrónicos y no se destruya o su señal se degrade por el fondo de la radio ambiental.
Esto es lo que encontré después de investigar específicamente un poco sobre las antenas de PCB específicamente:
Importante para cualquier discusión sobre la estructura de una nave espacial pequeña es el material de la estructura en sí. Por lo general, la estructura de una nave espacial se compone de materiales metálicos y no metálicos. Los metales suelen ser homogéneos e isotrópicos, lo que significa que tienen las mismas propiedades en todos los puntos y en todas las direcciones. Los no metales, como los compuestos, normalmente no son ni homogéneos ni isotrópicos. La elección del material depende del entorno operativo de la nave espacial y debe garantizar un margen adecuado para el lanzamiento y las cargas operativas, el equilibrio térmico y la gestión del estrés térmico, y la sensibilidad de la instrumentación y la carga útil a la desgasificación y los desplazamientos térmicos. [ 1 ]
En la industria de las naves espaciales, la desgasificación se refiere a la sublimación o evaporación de materiales a medida que esos materiales se llevan a un entorno de alto vacío como el espacio. El material que se pierde por la desgasificación puede llegar a componentes sensibles y posiblemente afectar el éxito de una misión. [ 2 ]
Los materiales de CubeSat deberán satisfacer el siguiente criterio de baja emisión de gases para evitar la contaminación de otras naves espaciales durante la integración, las pruebas y el lanzamiento. Puede encontrar una lista de materiales de baja emisión de gases aprobados por la NASA en: http://outgassing.nasa.gov . [ 3 ]
- Los materiales de CubeSats tendrán una pérdida de masa total (TML) < 1,0 %
- Los materiales de CubeSat deberán tener un material condensable volátil recolectado (CVCM) < 0.1 %
El oxígeno atómico se puede encontrar en la órbita terrestre baja, entre 100 y 1000 km. Esta versión atómica del oxígeno se crea mediante la interacción de la luz ultravioleta y el oxígeno molecular. Estos átomos son muy corrosivos y, con el tiempo, oxidarán los metales, especialmente la plata y el osmio, y erosionarán los polímeros. [ 4 ]
La fuente básica de los problemas de carga en el espacio es el entorno de partículas cargadas (CPE). Si no se puede evitar ese entorno, las siguientes fuentes de amenazas de ESD son elementos que pueden almacenar y acumular carga y/o energía. Los metales sin conexión a tierra (aislados) son peligrosos porque pueden acumular carga y energía. Los excelentes dieléctricos también pueden acumular carga y energía. Limitar el material de almacenamiento de carga o la capacidad de carga es un método útil para reducir la amenaza de carga interna. Esto se puede lograr proporcionando una ruta de sangrado para que todas las cargas causadas por el plasma puedan igualarse en toda la nave espacial o teniendo solo pequeñas cantidades de materiales de almacenamiento de carga. Los elementos de la antena generalmente deben conectarse a tierra eléctricamente a la estructura. La implementación de la conexión a tierra de la antena requerirá una consideración cuidadosa en la fase de diseño inicial. Todas las superficies metálicas, brazos, cubiertas y alimentaciones deben conectarse a tierra a la estructura mediante cables y tornillos metálicos (diseño corto de CC). Todos los elementos de la guía de ondas deben estar unidos eléctricamente con conectores soldados por puntos y conectados a tierra a la estructura de la nave espacial. Estos elementos deben estar conectados a tierra a la jaula de Faraday en sus puntos de entrada. [5 ]
Proteger la nave espacial es a menudo el método más simple para reducir tanto la relación de la dosis ionizante total de la nave espacial con la acumulación de la dosis de daño por desplazamiento (TID/DDD) como la tasa a la que ocurren los SEE si se usa adecuadamente. El blindaje implica dos métodos básicos: blindaje con la masa preexistente de la nave espacial (incluida la piel externa o el chasis, que existe en todos los casos, se desee o no), y blindaje puntual/sector. [ 1 ]
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Paolo Squadrito
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