Implementação e validação de plataforma para análise cinemática de CubeSat 1U

Abstract

Este trabalho propõe uma plataforma para o estudo cinemático de corpos rígidos customizada para atender ao padrão CubeSat, com capacidade de reproduzir até certo nível algumas condições tipicamente encontradas no ambiente espacial, como a ausência de atrito, microgravidade, torque gravitacional e os graus de liberdade de rotação de um satélite em orbita. A plataforma permite o acoplamento de um CubeSat 1U em sua estrutura, em que o problema do balanceamento do centro de massa do conjunto é modelado analiticamente de tal forma a manter as características de uma matriz de inércia esférica, ou seja, massa distribuída uniformemente. O desenvolvimento dessa plataforma baseia-se em uma solução puramente mecânica, com o uso de um mancal de rolamento a ar esférico e na disposição e mobilidade de unidades de massas móveis, resultando em um protótipo de fabricação relativamente simples, com boa precisão, flexível a mudanças e escalonável. Assim, almejando garantir que os sistemas CubeSat projetados em laboratório possuam um funcionamento adequado, um protótipo completo foi desenvolvido, incluindo a modelagem matemática, projeto e simulações 3D, fabricação de peças por manufatura aditiva, fabricação de modelos funcionais de corpos de prova com padrão CubeSat 1U, teste e experimentos de qualidade, e um sistema de balanceamento da estrutura.