Aplicação de incertezas na inércia para uma plataforma de simulação de movimento de pequenos satélites

Abstract

É de extrema importância, para o estabelecimento de simulações acuradas de movimentos rotacionais em ambiente de microgravidade, que ocorra o balanceamento do simulador, isto é, a movimentação do centro de massa da estrutura em movimento à uma região suficientemente próxima, ou igual, ao centro de rotação, reduzindo-se, drasticamente, a interferência de torques gravitacionais. O centro de massa do simulador pode ser movido às proximidades do centro de rotação através de massas móveis cujos posicionamentos devem ser ajustados às localizações corretas, de acordo com a aplicação que deseja-se estipular. Determinação e controle de atitude acurados são imprescindíveis à missões que visam o lançamento e manutenção do satélite em condições corretas. Entretanto, é de extrema incoerência e dificuldade a realização de testes de determinação e controle de atitude em processo de voo do elemento aeroespacial. Desse modo, são utilizados simuladores fixados em terra. Entretanto, o ambiente terrestre é extremamente divergente daqueles nos quais os satélites serão lançados e estarão operando, criando-se diversas dificuldades à realização de simulações em solo. Simuladores, em solo, de satélites, possuem diversas aplicações industriais e educacionais, por exemplo, a verificação funcional de mudanças no projeto do satélite, integração e correção de erros entre hardware e software, teste de algoritmos de determinação e controle de atitude, criação de novas propostas e, consequentemente, teste físico relacionados a algoritmos de determinação e controle de atitude e, também, o ensino experimental de métodos de controle de satélites em ambiente laboratorial. O trabalho realizado visa uma análise geral do cenário envolvendo a simulação da movimentação de satélites em ambientes livres de torque, incluindo explicações sobre a estrutura simuladora presente em laboratório LAICA, a representação da rotação de sistemas de eixos coordenados, também em notação de quatérnions, e uma introdução às equações de movimento. Após a análise teórica, são propostas mudanças analíticas que visam uma maior generalidade aos modelos matemáticos usados no balanceamento da plataforma de ar.