Instrumentos a bordo del SAC-A

Instrumentos y pruebas a bordo del SAC-A
El instrumental y los experimentos que se montaron en el SAC-A fueron los siguientes:
Magnetómetro
El SAC-A incorporó un sistema de observación de datos geomagnéticos como prolegómeno de los
instrumentos de observación científica de futuras misiones
El objetivo del experimento realizado con este instrumental fue la
actualización de modelos de campo magnético terrestre y estudio de
anomalías magnéticas locales. La información provista por el magnetómetro
fue coordinada con la del GPS.
En este instrumento se obtuvieron datos a dos niveles de precisión: lecturas
con 10 y con 20 bits. Los datos de 10 bits obtenidos arrojaron resultados
satisfactorios, y fueron utilizados para el control de actitud (orientación) del
satélite. Los datos de 20 bits obtenidos fueron coherentes con los de 10. La
información fue recolectada, puesta a disposición de los promotores del
experimento y hecha pública por medio de Internet.
Sistema de Comunicaciones, Transmisión y Procesamiento de datos para seguimiento de
marcadores
El SAC-A llevó a bordo un sistema de comunicación, transmisión
seguimiento de marcadores, para su uso en misiones futuras.
y procesamiento de datos para
El segmento espacial comprendía un sistema de comunicaciones para recepción y transmisión, y un
sistema para la gestión de la información recogida. El segmento terrestre debía recolectar y transmitir al
satélite la información de sensores ubicados en plataformas fijas o móviles. Un ejemplo de aplicación de
este sistema podría ser el seguimiento de la ruta migratoria de la ballena Franca Austral.
El objetivo de la experiencia era el ensayo en vuelo de los componentes de comunicaciones diseñados en
colaboración con la Facultad de Ingeniería de la Universidad de La Plata y el Instituto Argentino de
Radioastronomía (IAR), y la verificación de la perfomance del enlace en las bandas de 240 Mhz (trasmisión)
y de 401.55 MHz (recepción), usando para ello el transponder en el modo de eco. Se utilizó además este
sistema como una redundancia adicional en el enlace del satélite y tierra. De hecho fue el utilizado para
efectuar las primeras comunicaciones con el SAC-A. El experimento resultó exitoso y se verificó el buen
funcionamiento del sistema de comunicaciones. La experiencia obtenida ha sido incorporada a algunos de
los componentes del SAC-C.
Cámara pancromática
El SAC-A se utilizó para ensayar un sistema de observación de la Tierra
basado en componentes comerciales modificados para trabajar en el
ambiente espacial. Para ello se usó como base una cámara Kodak DC40, para la cual se desarrollaron diversas interfaces electromecánicas
(para apuntar y disparar la cámara) y electrónicas (para recolectar la
imagen digital y enviarla a tierra).
La cámara proveyó imágenes pancromáticas con tamaño de la escena
de 307 km. x 198 km., con una resolución de 400 m. Su rango espectral
había sido determinado por el fabricante y era de 410 nm a 672 nm.
El 6 de enero de 1999 comenzaron las operaciones con la cámara. Se
obtuvo la primera imagen de la zona del Río de la Plata el 16 de enero
a la hora local 6:42; esto constituye el hito de haber logrado la primera
imagen del territorio nacional desde un vehículo espacial de diseño y
construcción propios. En esta primera fase se continuó recogiendo
imágenes sin modificar la orientación del vehículo, programando esas operaciones de modo que la
orientación y la ubicación en la órbita permitieran apuntar naturalmente a regiones fácilmente identificables.
La segunda etapa de las operaciones comenzó en el mes de marzo de 1999. En ella se realizaron
maniobras adicionales de orientación del satélite, apuntando la cámara hacia zonas de interés. Estas
maniobras involucraron la rotación del satélite para orientarlo hacia regiones con condiciones de iluminación
adecuadas.
El 4 de marzo se tomó la primera fotografía apuntada, y desde ese momento en adelante se prosiguió
operando la cámara con apuntamiento. Se tomaron, en total, alrededor de 600 fotografías de todo el
planeta, del espacio, y de las estrellas.
Sistema GPS diferencial
El uso de sistemas GPS para la determinación de la órbita y de la actitud del satélite fue una idea original
concebida por técnicos de la CONAE. Su incorporación en la misión SAC-A tuvo el propósito de someter
dichos sistemas a una prueba de calificación antes de utilizarlos más regularmente en la navegación y el
control satelital de misiones de mayor nivel de complejidad.
El GPS Trimble Trans Vector montado en el SAC-A tuvo como objeto medir la orientación del vehículo en
órbita, lo cual fue posible porque este GPS contaba con 4 antenas y trabajaba en modo diferencial, es decir,
midiendo las diferencias de fase entre 3 de las antenas y la cuarta, denominada antena maestra. Esto
significó un uso diferente al de los GPS convencionales que sólo determinaban la posición del vehículo,
pero no su orientación.
El ensayo tuvo como finalidad verificar que esas mediciones de orientación fueran posibles aun con el
satélite en rotación, hecho éste que va más allá de lo convencional, en que se realizan estas mediciones
sobre cuerpos no rotantes. Esta aplicación es muy útil en el campo espacial, ya que es un recurso habitual
en ingeniería espacial establizar los satélites haciéndolos girar sobre sí mismos durante toda su vida útil.
Las mediciones fueron, a su vez, contrastadas con las del magnetómetro a bordo.
Paneles solares
Con el objetivo de incorporar el uso de paneles y celdas solares de fabricación y montaje nacional en sus
futuras misiones, se realizaron en el SAC-A dos experimentos con celdas solares fabricadas por la Comisión
Nacional de Energía Atómica:
•
2 pequeños paneles, compuestos cada uno por 7 celdas solares de silicio cristalino, para estudiar el
comportamiento eléctrico de las celdas en el ambiente espacial.
•
4 celdas individuales y 1 en cada panel, distribuidas en diferentes caras del satélite, como sensores
de posición angular, formando parte fundamental del sistema de orientación con respecto al Sol.
Los dispositivos principales del ensayo fueron dos paneles de 160 mm x 70 mm con 7 celdas solares cada
uno: 4 interconectadas en serie y 3 individuales. Tanto en cada panel como en las celdas individuales se
midieron diversas corrientes y tensiones de trabajo que se contrastaron con datos experimentales y de
simulaciones realizados previamente. Todos estos dispositivos se elaboraron íntegramente en el laboratorio
del Grupo Energía Solar de la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA).
Las celdas solares utilizadas eran cuadradas, de 25 mm de lado, y se construyeron a partir de obleas de Si
monocristalino de origen comercial tipo Czchralski, dopadas con B. La estructura del panel constaba de una
base de Al sobre la que se adhirió una lámina de Kapton. Sobre esta última se fijaron las celdas solares ya
interconectadas, que a su vez estaban protegidas frontalmente con un vidrio dopado con cerio.
Una manera de verificar la buena operatividad de estas celdas - y utilizar con un fin práctico la energía que
producían durante su prueba - fue usarlas como parte del sistema de control de actitud del satélite actuando
como sensores primarios de la orientación respecto del Sol. Para ello cuatro de estas celdas se ubicaron en
un plano paralelo al de los paneles solares desplegados. Durante los tramos de las órbitas del SAC-A con
iluminación solar, la orientación del satélite era ajustada por el sistema de control de manera de igualar las
señales producidas por las celdas de estos sensores de sol ubicados en los extremos de los paneles.
Durante los tramos de órbita en que el Sol se encontraba eclipsado por la Tierra, se llevaba el satélite a un
estado de rotación para definir un eje de giro con orientación estable. Esto se lograba variando el régimen
de revoluciones de la rueda de inercia, haciéndola volver a su régimen normal de revoluciones al ingresar
en el próximo tramo de órbita con iluminación solar.
Los análisis realizados en la CNEA mostraron un correcto funcionamiento de los sensores de posición
angular y de todas las celdas incluidas en los paneles de ensayo. Asimismo, los valores de corriente de
cortocircuito y tensión de circuito abierto medidos en el espacio se encontraron en buen acuerdo con las
estimaciones teóricas realizadas sobre la base de mediciones realizadas en tierra.