Desarrollo y evaluación de un sistema de comunicación para un nanosatélite

Abstract

El avance científico y tecnológico en materia aeroespacial, más la experiencia acumulada a lo largo de los años por centros de investigación, ha permitido que se mejoren las téc- nicas de diseño e integración de satélites y los experimentos de diversa índole que estos transportan al espacio. El paradigma clásico consiste en diseñar la carga útil del satélite y luego el vehículo que la transportará. Esto provoca que cada nuevo satélite tiene una forma personalizada, lo cual implica en mayores costos para el cohete que lo va a enviar al espacio. Los CubeSat rompen ese esquema al establecer un peso, volumen y forma bien definidos, de tal manera que la carga o payload del satélite debe ajustarse a esa especifica- ción. Esto implica una drástica disminución del costo de misiones espaciales, ya que se ha transformado en un estándar adoptado por decenas de universidades, centros tecnológi- cos y organizaciones en el mundo lo que conlleva a que el sistema de acoplado al cohete sea también estándar. Una de las partes esenciales de un CubeSat es su sistema de comunicación, el cuál a pesar de tener una tendencia a dismuir su costo, sigue teniendo un precio elevado, trans- formándose en una barrera de entrada para establecimientos educacionales que ven en los nanosatélites una herramienta no sólo de investigación sino que también educativa. Un transceptor de bajo costo permite no solo reducir el impacto económico del nanosatélite, sino que también agregar redundancia al sistema, teniendo la posibilidad de transportar más de uno en un mismo CubeSat. Esta memoria se enmarca en el SUCHAI 2 y 3, los cuales son la continuación del primer nanosatélite de la Universidad de Chile, el SUCHAI. Se implementó y evaluó un sistema de comunicación que pueda ser utilizado en satélites de diverso tamaño, desde femto a nano- satélites, basado en el módulo RFM22B. Se implementó un protocolo de comunicación, se realizaron múltiples pruebas en terreno y utilizando un globo sonda. Las pruebas en terreno permitieron demostrar que la mejor modulación y tasa de transferencia de datos disponibles considerando la cantidad de paquetes enviados exitosamente es FSK a 2 kb/s. Con radiosonda se probó esta configuración y se recibieron paquetes a 38,9 km con una antena omnidireccional de 3 dBi de ganancia y a 477 km con la antena Yagi de la estación terrena del proyecto SUCHAI que posee 18,9 dBiC de ganancia. Estos resultados demuestran que el RFM22B es una opción viable para nanosatélites en la órbita de la estación espacial internacional (416 km en apogeo) y para constelaciones de femtosatélites.