Ponente
Descripción
El desarrollo de la tecnología espacial abre una oportunidad de involucrar diversos sectores del país como la academia y el gobierno. La Agencia Espacial del Paraguay está en ejecución de la fase II del Proyecto “Paraguay al Espacio”, diseño, montaje, integración, lanzamiento y operación del GuaraniSat – 2; un CubeSat de 3U. Una de las misiones del segundo satélite paraguayo, permitiría desde tierra enviar mensajes cortos hasta la órbita baja terrestre (por sus siglas en inglés, LEO), y, posteriormente, re-transmitir los mensajes a otras estaciones terrenas, brindando alternativas de comunicación en zonas afectadas por catástrofes o facilitar operaciones de búsqueda y rescate. En este proyecto se contempla el diseño y la implementación del modelo de ingeniería para la misión de almacenamiento y retransmisión de datos en el formato APRS. Los requerimientos de hardware y software se basan en las recomendaciones de la Asociación Mundial de Satélites de Radioaficionados (AMSAT) y del proyecto BIRDS-X del Instituto Tecnológico de Kyushu (Kyutech) utilizando componentes de bajo costo, con capacidad de soportar el ambiente espacial de la órbita baja. Como resultado de este trabajo se obtuvo el modelo de ingeniería capaz de almacenar y retransmitir datos en formato APRS, utilizando antenas direccionales y omnidireccionales con ganancias mínimas de 7 dBi y distancias hasta la estación terrena de 1400 km.
Objetivo
OBJETIVO GENERAL
- Diseñar e implementar el modelo de ingeniería para la misión de almacenamiento y retransmisión de datos del segundo nanosatélite paraguayo - Guaranisat - 2
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
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Analizar los criterios y recomendaciones según la ITU para el cálculo del balance de potencia en la banda de frecuencia VHF para sistemas de telecomunicaciones Tierra-Espacio;
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Diseñar e implementar placas electrónicas que cumplan con los estándares y requerimientos de un nanosatélite tipo cubesat.
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Implementar un prototipo de comunicación satelital para el modo de almacenamiento y reenvío de datos desde sensores en tierra y el modo repetidor digital para la comunidad de radioaficionados del país.
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Realizar medidas y pruebas de largo alcance, conexión, continuidad de señal eléctrica y de datos con equipos de la red de laboratorios de sistemas espaciales
Introducción
Este proyecto pretende fortalecer la línea de investigación y desarrollo en el área de telecomunicaciones, relacionada con el sistema de telecomunicación APRS (Sistema Automático de Reporte por Radio-Paquetes) ampliamente utilizado en telecomunicaciones con baja tasa de transferencia de datos. Estos datos pueden incluir coordenadas del Sistema de Posicionamiento Global (GPS) de objetos, telemetría de la estación meteorológica, mensajes de texto, anuncios, consultas y otros.
En marzo de 2021, la AEP gestionó el diseño y fabricación del primer nanosatélite paraguayo, el GuaraniSat-1 como parte de la constelación BIRDS-4. Así se inició la línea de investigación usando el sistema APRS en la Agencia Espacial del Paraguay (AEP), por medio del montaje y operación de la estación terrena en la UNA, el cual permitió con éxito la recepción de balizas nanosatelitales.
El Proyecto Paraguay al Espacio - Fase 2 tiene como objetivo llevar adelante la siguiente misión espacial de nuestro país, construir, integrar y operar el segundo satélite paraguayo. Dentro de este contexto el GuaraniSat-2 tendrá como una de sus misiones la de retransmisión y almacenamiento y reenvío de paquetes de datos utilizando el sistema APRS.
Resultados
Se adjunta un documento PDF donde se explican los detalles de los resultados obtenidos en este proyecto.
Conclusión
Se diseñó un modelo de ingeniería siguiendo estándares mínimos que permitirá tanto la integración del módulo de comunicación como la compatibilidad de la operación dentro del satélite. Se realizaron ensayos básicos para confirmar el correcto funcionamiento del modelo. Se obtuvo el modelo de ingeniería capaz de almacenar y retransmitir datos en formato APRS, utilizando antenas direccionales y omnidireccionales con ganancias mínimas de 7 dBi y distancias hasta la estación terrena de 1400 km. Al momento de la escritura de éste documento, el módulo se encuentra en el Instituto de Tecnología de Kyushu, Japón, para ser sometido a pruebas de ambiente espacial y posterior análisis de resultados, se validará totalmente el módulo de comunicación.
Metodología
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Definición del problema y objetivos:
• Identificación del problema o la necesidad que el subsistema de comunicación pretende abordar en el CubeSat, como mejorar la tasa de transmisión de datos y reducir el consumo de energía. -
Revisión del estado del arte:
• Investigación de los sistemas de comunicación existentes en CubeSats y otros nanosatélites.
• Revisión la literatura científica, artículos técnicos, informes de misiones pasadas y proyectos similares para comprender los enfoques y tecnologías utilizadas, tales como el handbook de la NASA. - Requisitos del subsistema:
• Definición de los requisitos técnicos, operativos y de rendimiento para el subsistema de comunicación APRS, teniendo en cuenta las especificaciones y limitaciones del CubeSat. - Selección de tecnologías y componentes:
• Evaluación y selección de los componentes más adecuados para el subsistema.
• Consideración de factores como el tamaño, peso, consumo de energía y compatibilidad con el CubeSat. - Diseño y simulación:
• Diseño del subsistema de comunicación, incluidos los esquemas de conexión y las interacciones con otros subsistemas del CubeSat.
• Utilización de herramientas de simulación y software de modelado para evaluación y optimización del rendimiento del diseño, tales como cálculos de radio enlace.
• Elaboración de códigos de programación para el modo de transmisión repetidor digital y el modo store and forward. - Desarrollo del prototipo:
• Implementación de un prototipo funcional del subsistema de comunicación basado en el diseño y las tecnologías seleccionadas. - Pruebas:
• Pruebas de laboratorio para la verificación del funcionamiento y la integración del subsistema. -
Análisis de resultados:
• Recopilación y análisis de los datos obtenidos durante las pruebas.
• Evaluación del rendimiento del subsistema teniendo en cuenta los objetivos y requisitos establecidos -
Conclusiones y recomendaciones:
• Resumen de los resultados y conclusión de los logros de los objetivos establecidos.
• Elaboración de recomendaciones para la mejora y para futuras investigaciones en el campo de los CubeSats.
| Area | Ingenierías, Matemáticas y Física |
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