GASPACS ( Get Away Special Passive Attitude Control Satellite ) [ 2 ] fue un CubeSat 1U patrocinado por la NASA , desarrollado íntegramente por estudiantes de pregrado del equipo Get Away Special (GAS) de la Universidad Estatal de Utah . El objetivo principal de la misión de GASPACS era desplegar un brazo aerodinámico inflable de 1 metro para estabilizar pasivamente su actitud . [ 3 ] [ 4 ] GASPACS fue el primer CubeSat del mundo desarrollado íntegramente por estudiantes de pregrado, y también el primero en utilizar una Raspberry Pi Zero como computadora de vuelo. [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]
Descripción general
GASPACS era un CubeSat 1U, lo que significa que medía 10 centímetros por 10 centímetros por 10 centímetros (3,9 pulgadas). [ 9 ] [ 10 ] El objetivo principal de la misión de GASPACS era desplegar y fotografiar un brazo aerodinámico inflable de 1 metro (39 pulgadas). [ 3 ] Este "AeroBoom" personalizado, el primero de su tipo, fue diseñado por los miembros de pregrado del equipo USU GAS. [ 11 ] [ 4 ] El AeroBoom fue diseñado como una alternativa a la estabilización por gradiente de gravedad para naves espaciales que utilizan control de actitud pasivo en órbita terrestre baja , u otras formas activas de control de actitud como magnetorquers o ruedas de reacción . [ 4 ] [ 12 ] El AeroBoom funcionaba de manera similar a las plumas de una flecha. Las moléculas de aire en la atmósfera superior de la Tierra golpeaban el AeroBoom ( fuerza de arrastre ), causando un par estabilizador. [ 13 ] [ 10 ] El objetivo secundario de GASPACS fue medir y analizar el comportamiento de la actitud para verificar que el AeroBoom proporcionaba control de actitud pasivo. [ 12 ]
GASPACS fue seleccionado y patrocinado por la NASA a través del programa CubeSat Launch Initiative en 2014. [ 14 ] El contrato CSLI proporcionó servicios de lanzamiento para GASPACS.

GASPACS fue entregado a Nanoracks el 23 de septiembre de 2021. [ 15 ] El 21 de diciembre de 2021, GASPACS fue lanzado a la Estación Espacial Internacional a bordo de SpaceX CRS-24 , como parte de la misión ELaNa 38 de la NASA . [ 13 ] [ 16 ] [ 17 ] Un mes después, el 26 de enero de 2022, GASPACS fue desplegado desde la ISS a través de un Nanoracks CubeSat Deployer por los astronautas estadounidenses Raja Chari y Thomas Marshburn . [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]
La NASA exige que todos los CubeSats desplegados desde la ISS esperen un mínimo de 30 minutos después del despliegue para comenzar a arrancar e iniciar su misión. Después de este lapso de tiempo requerido, GASPACS arrancó de forma autónoma y desplegó sus antenas. [ 9 ] 47 minutos después del despliegue, una estación terrestre en Tokio, Japón, registró la primera observación exitosa de las balizas de GASPACS. [ 21 ] [ 22 ] [ 9 ] Estas balizas incluían un identificador AX.25 , así como una baliza de audio. La baliza de audio consistía en el indicativo de llamada N7GAS del satélite en código Morse , seguido de una interpretación digitalizada de "The Scotsman '' , la canción de ánimo de la USU. [ 18 ] [ 23 ] [ 24 ]
Dieciocho horas después del despliegue desde la ISS, GASPACS sobrevoló la estación terrestre de control de la misión ubicada en el campus de la USU y transmitió una fotografía del brazo inflado del satélite, confirmando el éxito de la misión principal. [ 6 ] En las semanas posteriores al despliegue, se transmitieron varias secciones de datos de actitud del acelerómetro a bordo, confirmando la efectividad del mecanismo AeroBoom. [ 6 ]
Construcción de GASPACS
GASPACS se construyó utilizando los siguientes componentes: [ 6 ]
Raspberry Pi Zero W
GASPACS fue el primer CubeSat del mundo en utilizar una Raspberry Pi como su ordenador de vuelo. [ 13 ] [ 6 ] La Pi era responsable de ejecutar toda la computación a bordo, ejecutando los scripts de Python desarrollados por el equipo. [ 25 ] [ 7 ] Una misión secundaria del satélite era probar la viabilidad de microcontroladores comerciales baratos como la Raspberry Pi. [ 26 ] [ 27 ] [ 28 ]
Módulo de cámara Raspberry Pi 2
La cámara Pi se utilizó para confirmar el despliegue exitoso del AeroBoom. Dieciocho horas después del despliegue, GASPACS transmitió la primera fotografía tomada por la cámara, confirmando el despliegue exitoso del brazo. GASPACS ha tomado varias fotografías adicionales, muchas de las cuales incluyen la Tierra al fondo. [ 29 ] [ 30 ]
Placa de interfaz personalizada
El equipo USU GAS diseñó su propia placa de circuito impreso personalizada . Esta PCB de 3 niveles contenía todos los componentes eléctricos principales. Los sensores incluyen un acelerómetro, un magnetómetro y un sensor UV. [ 6 ] La PCB también incluía un robot DF Beetle. [ 31 ] Este Beetle actuaba como un perro guardián para asegurar que la Raspberry Pi funcionara correctamente. El Beetle monitoreaba la Pi a 0,25 Hz para detectar fallas debidas a la radiación . En caso de una falla, el Beetle apagaba automáticamente la Pi y luego la volvía a encender. Este proceso fue diseñado para revertir cualquier alteración debida a la radiación a la normalidad. [ 32 ] Otro componente incluido en la placa de interfaz era un mecanismo de cable de quemado personalizado utilizado para desplegar el AeroBoom. [ 33 ]
Componentes EnduroSat
GASPACS incorporó muchos componentes de EnduroSat en su bus . El sistema de alimentación eléctrica de EnduroSat incluía una batería y se cargaba mediante paneles solares, que incluían sensores solares y de temperatura. GASPACS también contenía un transceptor y una antena de EnduroSat para comunicaciones, y su estructura de 1U. [ 30 ] [ 6 ]
Carga útil de AeroBoom
La carga útil de GASPACS era el AeroBoom. [ 10 ] El AeroBoom consistía en una capa de plástico de fluoruro de polivinilideno , presurizada con 2,2 psia de aire. Este tubo estaba recubierto por una funda de fibra de vidrio trenzada. La capa más externa del AeroBoom era una funda final de plástico de etileno propileno fluorado . [ 15 ] El aire dentro del AeroBoom se presurizaba al alcanzar el vacío del espacio y se mantenía dentro de una caja AeroBoom diseñada a medida mediante hilo de pescar hasta el despliegue del AeroBoom. [ 33 ] Para desplegar su AeroBoom, GASPACS hizo pasar una corriente a través de su circuito de alambre de nicromo . El nicromo se calentaba, quemando el hilo de pescar y liberando el AeroBoom. [ 33 ] [ 34 ]
Estado de la misión
El Comando de Defensa Aeroespacial de América del Norte designó a GASPACS como NORAD ID 51439. [ 35 ]
Tres días después de su despliegue, el 29 de enero de 2022, GASPACS sufrió un importante contratiempo cuando se perdió la energía en el canal Y. Esto provocó una reducción significativa de la energía disponible. GASPACS entró en un ciclo de carga perpetuo, cargándose durante aproximadamente seis horas con sus paneles solares restantes antes de alcanzar la energía necesaria para volver a encenderse. Una vez encendido, GASPACS permanecía encendido durante aproximadamente una hora antes de apagarse por falta de energía, repitiendo el ciclo. Este ciclo continuo de energía redujo considerablemente la cantidad de datos que GASPACS podía transmitir a la Tierra. [ 6 ]
El 6 de mayo de 2022 se confirmó la pérdida del canal Z. Esto redujo drásticamente la potencia disponible de GASPACS. A pesar de ello, GASPACS siguió funcionando cuando fue posible, y los operadores en tierra pudieron recibir varios paquetes de datos de telemetría, datos fotográficos y balizas AX.25.
El satélite se desintegró en órbita el 22 de mayo de 2022. [ 1 ]
Referencias
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- CubeSats
- Nave espacial lanzada en 2021
- Universidad Estatal de Utah
- Raspberry Pi
- 2021 en los Estados Unidos
- Satélites en órbita terrestre baja