Desenvolvimento de uma gaiola de Helmholtz triaxial para aplicações em controle de atitude

Abstract

A necessidade de reduzir os custos das missões espaciais, impulsionada pelo surgimento da New Space, exige uma qualificação mais rigorosa dos sistemas antes do lançamento. Para isso, foram desenvolvidos instrumentos de teste capazes de simular condições espaciais e validar o funcionamento dos subsistemas que compõem uma espaçonave. Dessa maneira, este trabalho busca desenvolver um ambiente de testes capaz de simular os campos magnéticos gerados em quaisquer órbitas terrestres, viabilizando a avaliação do controle de atitude de pequenos satélites nos três eixos. O sistema proposto é composto por uma gaiola de Helmholtz, fontes de alimentação programáveis e um software capaz de controlar essas fontes e simular o campo magnético ao longo da órbita desejada, utilizando os elementos keplerianos. O desenvolvimento abrange desde o levantamento de requisitos e a modelagem da gaiola, considerando parâmetros essenciais para testes bem-sucedidos, como a uniformidade e intensidade do campo no interior da estrutura. Além disso, são analisadas a seleção dos principais materiais, as geometrias estruturais e as fontes de alimentação que atendam aos requisitos estabelecidos. Assim, o trabalho detalha também todo o desenvolvimento do software e sua integração com a gaiola física, explicando os modelos de campo magnético e de propagação orbital utilizados para a operacionalização do ambiente de testes. Por último, são apresentados alguns resultados e medições que permitem validar a modelagem da gaiola, além de destacar pontos de melhoria para o projeto.