Diseño, desarrollo, calibración y caracterización de un sistema de medición de impulso para thrusters de nanosatélites

Abstract

En la actualidad los sistemas espaciales miniaturizados, los nanosatélites, están adquiriendo una importante atención debido a su bajo coste de lanzamiento y la gran diversidad de funciones que pueden desarrollar. De ahí la necesidad de evolución en todos los aspectos. Este Trabajo de Fin de Grado se centra en el diseño, desarrollo, calibración y caracterización de un sistema de medición de impulso específicamente diseñado para los thrusters de nanosatélites. El objetivo principal consiste en proporcionar una solución precisa y confiable para medir el impulso generado por estos pequeños propulsores, que son cruciales para el control de actitud y la maniobrabilidad de los nanosatélites en el espacio. El enfoque de investigación se basa en un proceso integral que abarca el diseño detallado del sistema de medición, la selección de sensores apropiados y la configuración óptima de los parámetros del sistema. Además, se lleva a cabo una cuidadosa calibración del sistema para garantizar mediciones precisas y se realiza una exhaustiva caracterización del rendimiento del sistema en diversas condiciones de prueba. Los resultados obtenidos validan la eficacia del sistema de medición de impulso desarrollado y ofrecen perspectivas valiosas para el avance y la mejora de las tecnologías de propulsión utilizadas en los nanosatélites. Los resultados y desarrollos contenidos en este trabajo se han añadido en un artículo que se presentará en el Small Satellite Conference, en su trigésimo séptima edición, bajo el nombre de: Implementation of a Microthruster Using PCBMEMS

Miniaturised space systems, nanosatellites, are currently gaining significant attention due to their low launch cost and the wide range of functions they can perform. Hence the need for evolution in all aspects. This Thesis focuses on the design, development, calibration, and characterization of a thrust measurement system specifically designed for nanosatellite thrusters. The main objective is to provide a precise and reliable solution for measuring the thrust generated by these small thrusters, which are crucial for attitude control and maneuverability of nanosatellites in space. The research approach is based on a comprehensive process that encompasses detailed design of the measurement system, selection of appropriate sensors, and optimal configuration of system parameters. Additionally, careful calibration of the system is performed to ensure accurate measurements, and an extensive performance characterization is conducted under various test conditions. The obtained results validate the effectiveness of the developed thrust measurement system and offer valuable insights for the advancement and improvement of propulsion technologies used in nanosatellites. The results and developments contained in this work have been included in an article that will be presented at the Small Satellite Conference, in its thirty-seventh edition, under the title: Implementation of a Microthruster Using PCBMEMS