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Satélites Pequeños: Área de oportunidad para el desarrollo espacial de México.
Blanca Rebollar
Zacatecas, Zacatecas, 11 de octubre de 2018
Coloquio Espectro RadioeléctricoSu uso científico y experimental en el espacio
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¿Qué son los satélites pequeños?
180 Kg- 100 Kg
Minisatélite
100 Kg- 10 Kg
Microsatélite
10 Kg- 1 Kg
Nanosatélite
< Kg
Picosatélite
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• En 1999, un profesor de la Universidad de Stanford yotro del CalPoly en San Luis Obispo, Californiacrearon el Standard CubeSat 1 U (10 x 10 x 11,5 cm1,33 kg)
• Pueden ser ensablados para formar 2U, 3U, 6U;
• En general son lanzado como cargas secundarias delanzamientos de satélites mayores, con lo quereducen los costos de lanzamientosignificativamente
Fuente: State of the Satellite Industry Report, June, 2016.
P-POD
El estándar CubeSat
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Características de los satélites pequeños
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Los nano – satélites CubeSat en números
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Lanzamiento de Nano - Satélites
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Lanzamiento de Nano - Satélites
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Lanzamiento de Nano - Satélites
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Lanzamiento de Nano – Satélites por Tipo
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Tipos de Nano - Satélites
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Orbitas de los Nano - Satélites
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Estatus de los Nano – Satélites Lanzados
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Bandas y Frecuencias del Enlace de Bajada de los Nano –Satélites
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¿Quiénes estan lanzando Nano – Satélites?
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¿Quiénes estan lanzando Nano – Satélites?
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Constelaciones
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Clasificación de Nano - Satélites
https://brycetech.com/downloads/Bryce_Smallsats_2018.pdf
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Constelaciones Comerciales de CubeSats e Inversión (41)
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Misiones CubeSats Notables
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• Costo • Tamaño• Simplicidad• Rápido desarrollo• Lanzamiento más simple y barato• Menores ciclos de desarrollo• Capacidad de operar en constelaciones– Confiabilidad– Mayor cobertura
• Estándar CubeSat
¿Qué esta impulsando el desarrollo de los Nano –Satélites?
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El estándar CubeSat facilita la integración de subsistemas dediferentes fabricantes con relativa facilidad.
Fuente de la imagen: Clyde Space.
Además de la relativa facilidad en la integración de subsistemas y componentes de diferentes fabricantes, se tiene la posibilidad de realizar innovaciones al disponer de una plataforma estándar que sirva de prueba a nuevos conceptos.
Adquisición de Subsistemas Cubesat
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La adquisición de subsistemas CubeSat (bus) permite al diseñador de la misión enfocarse
en el desarrollo de la carga útil.
Adquisición de Subsistemas Cubesat
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Opciones de Lanzamiento
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Los lanzamientos de nanosatélites CubeSatse realizan como carga secundarias:
2 Existen algunos esfuerzos por la operación de vehículos de lanzamiento dedicados a satélites pequeños.
1. Viajan como pasajeros secundarios en misiones de satélites de dimensiones mayores.
Lanzamiento a órbitas terrestres bajas (LEO).
Opciones de lanzamiento
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ULA Atlas V. SpaceX Falcon 9. Orbital Sciences Antares. Lockeed Martin. Athena(Lockeed Martin). ISC Kosmotras (Rusia). Antrix PSL V (India). ESA Vega.PSLV de ISRO.
Además de los lanzamientos directamente de vehículos
cohetes se tiene la opción de lanzamiento desde la ISS.
Lanzamiento a órbitas terrestres bajas (LEO).
6. Opciones de lanzamiento
Entre los principales lanzadores comerciales de satélites Cubesat se encuentran:
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La ventaja de utilizar un estándar es que el lanzamiento se vuelve másconfiable tanto para los vehículos lanzadores como para los desarrolladoresde CubeSats.
El sistema P-POD puede lanzar Cubesats de 1 a 6 unidades.
Lanzamiento a órbitas terrestres bajas (LEO).Opciones de lanzamiento
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Oportunidades de lanzamiento por brokers/integradores
• Adaptive Launch Solutions (ALS)• NanoRacks LLC• Spaceflight Industries• TriSept Corporation• Tyvak Nanosatellite Systems Inc.
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Diferentes vehículos comerciales presentan costos diversos por kg de masa a LEO.
El costo dependerá de las opciones de lanzamiento disponibles (ventana de lanzamiento), así como de la misión del Cubesat.
Lanzamiento a órbitas terrestres bajas (LEO). Costos
Opciones de lanzamiento
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Todos los pequeños satélites son objetosespaciales que están bajo las leyesinternacionales que aplican a dichosobjetos. El lanzamiento y operación dedichos satélites constituye una actividadespacial, por lo tanto, también estánsujetos a las leyes establecidas por lasnaciones unidas.
La nación a la que pertenece el satélite esresponsable de los daños a terceros queéste pueda ocasionar.
Deben seguirse regulaciones nacionales einternacionales debido a que se trata derecursos limitados (órbitas y frecuencias).
Regulaciones, licencias, certificaciones y costos.
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Retos de la regulación de frecuencias
• Muchos desarrolladores y operadores nuevos– Saben poco o no están al tanto de las
regulaciones• Presupuestos limitados• Desarrollo muy rápido• Grandes cantidades de nuevas
solicitudes– Abruman a los reguladores
• Nuevos conceptos– Grandes constelaciones– Reposición regular/aumentación
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Retos Futuros yOportunidades.
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Tendencia hacia mayor miniaturización y mayores niveles de integración.Las misiones fraccionadas prometen también un campo de investigación.
Lo que sigue…
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• Capacidades para desorbitar los satélites.• Uso de cambio de momento, despliegue de
superficies y sistemas de desorbitación/maniobra.
• Utilización de arreglos de antenas en fase ysistemas codificadores para transmitir másinformación por bit que se envía.
• Antenas desplegables que permitan comunicaciones con mejores tazas de transmisión y ganancia.
Pero todavía falta por hacerRetos en el área de pequeños satélites (desarrollos)
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• Acoplamiento con otras naves yCubeSats.
• Vuelos en formación y conformación de sistemas mayores.
• Constelaciones de satélites pequeños.
9. Retos, futuros y oportunidades
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En resumen• El estándar CubeSat es
suficientemente sólido que está siendo aceptado por la comunidad espacial.
• Su bajo costo, reducido tiempo de tiempo de desarrollo y uso de COTsson su mejor ventaja.
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Los CubeSats:
• Son alternativa viable de acceso al espacio para desarrolladores de cualquier país
• Abrirán nuevos mercados de aplicaciones basadas en el espacio.
• Están revolucionando las aplicaciones espaciales.
Finalmente
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Fuentes[1] https://www.asf.gob.mx/Trans/Informes/IR2014i/Documentos/Auditorias/2014_0419_a.pdf
Satélite Bicentenario MEXSAT
Fabricante: Orbital. Modelo: GEOStar 2. Masa: 2.9 ton. Posición orbital: 114.9 oeste. Tipo de órbita: Geoestacionaria. Vida útil: ≈15 años. Potencia: 3.5 kW. Lanzador: Arianespace (Ariane 5). Lanzamiento: 19 diciembre 2012. Duración proyecto: 22 meses. Costo del satélite: $93,800,000.00 Costo lanzamiento: $89,000,000.00 Costo Centro Control: $24,300,000.00 Costo Total: $207,100,000.00 *Montos en dólares.
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[1] Small Spacecraft Technology, State of the Art, AMES Research Center, NASA 2014 . [2] Ram S. Jakhu, Joseph N. Pelton, Small Satellite and their Regulation, Springer.2014. [3] The Consultative Committee for Space Data Systems, http://public.ccsds.org/default.aspx. [4] Löfgren, H. et al.: TechEdSat: a minimal and robust 1U CubeSat architectureusing plug-and-play avionics. 9th IAA Symposium on Small Satellites for EarthObservation. Berlin, Germany, 2013. [5] Satellite Mission Operation best Practices, Ray Harvy, johns Hopkins AppliedPhysics Laboratory, 2013. [6] M. Rycroft, N. Crosby, Small Satellites: Bigger Business?, Springer 2002. [7] Cubesat Design Specification, California Polytechnic State University. [8] ITU, The International Telecommunications Union: http://www.itu.int/es/ITU-R/pages/default.aspx Consultado al 1 de abril de 2016. [9] D.E. Koelle, R. Janovsky, Development and transportation cost of space launchsystems, DGLR/CEAS European Air and Space Conference 2007. [10] Taller de regulación de satélites pequeños, CICESE, 14 octubre 2015.
10. Referencias
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¡Muchas gracias!
www.educacionespacial.aem.gob.mx
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