Evaluación metrológica de instalación tipo helmholtz para ensayar los sistemas de determinación y control de actitud (ADCS) de pequeños satélites

Abstract

El número de satélites que se ha lanzado al espacio ha aumentado mucho en los últimos años. Cualquier tipo de satélite, incluso los CubeSats, necesitan disponer de un sistema de control de orientación para el apuntamiento, por ejemplo, una antena a Tierra o los paneles solares al sol. Entre la tecnología disponible para controlar la orientación, los CubeSats llevan habitualmente unos bobinados cilíndricos o actuadores magnéticos, cuyo campo magnético generado interactúa con el de la Tierra. Para verificar sus actuaciones se puede utilizar una instalación de ensayos capaz de simular el campo magnético a lo largo de la órbita del satélite. Este trabajo presenta un análisis de la incertidumbre metrológica de una instalación de pruebas basada en la jaula de Helmholtz. La incertidumbre del campo magnético se obtiene realizando pruebas de uniformidad, estabilidad y error de calibración del gausímetro. Para simular las condiciones del campo magnético de los satélites de órbita baja se utiliza el modelo del Campo Geomagnético Internacional de Referencia. Los algoritmos de operación y el software, desarrollado en lenguaje Python, se validan contrastando sus resultados con el software Systems Tool Kit, un paquete comercial, mostrando un error relativo máximo del 0,03 %. Los valores de la instalación de pruebas se comparan con las mediciones in situ del gausímetro a bordo del satélite Lume-1, mostrando una discordancia máxima inferior a 50 mG.