Análisis, diseño y optimización de la estructura de un Cubesat

Abstract

El objetivo de este trabajo es el diseño, análisis y optimización de la estructura de un nanosatélite CubeSat, bajo las cargas dinámicas asociadas a los principales lanzadores del mercado. Todo esto se asegura cumpliendo las especificaciones CubeSat y la normativa ECSS. Para ello se hace uso de software computacional: • Catia, para hacer un diseño gráfico en 3D de la estructura. • Ansys, para realizar un análisis estructural del diseño gráfico realizado, permitiendo modelar el entorno en el que se encontraría el CubeSat, y deduciendo si la estructura sería apta o no. El trabajo comienza con una introducción del CubeSat, así como algunos detalles a tener en cuenta en su diseño y fases de fabricación (aunque este trabajo se limita al diseño virtual, se busca que se fabrique el modelo real). A continuación se buscan las guías de algunos de los lanzadores espaciales con mayor uso en el mercado, teniendo en cuenta sus entornos para simular las condiciones más restrictivas. Posteriormente se procede al diseño gráfico, partiendo de un prototipo de una empresa, el cual ha sido modificado, y teniendo en cuenta especificaciones del CubeSat. Este diseño se simplifica para poder mallarlo y simularlo dentro del entorno del cohete. Luego, según unos criterios tomados, se verifica si la estructura es apta para volar y se comentan los resultados obtenidos de los análisis hechos. Las conclusiones presentadas finalmente no son solo un cierre para esta etapa del proyecto, sino que también son un faro para aquellos que se aventurarán en el diseño y análisis de CubeSats en el futuro. Al mirar hacia adelante, identificamos líneas futuras de investigación que abarcan desde la mejora de la resistencia estructural hasta la implementación de tecnologías avanzadas en la próxima generación de CubeSats. A medida que la tecnología espacial continúa evolucionando, los CubeSats seguirán desempeñando un papel esencial en la exploración espacial y en la adquisición de datos cruciales para comprender nuestro mundo y el universo que nos rodea. El desarrollo de estructuras aeroespaciales es un mundo de gran complejidad y en esta memoria se hace un gran número de simplificaciones, siempre con criterio y sin alejarse demasiado de lo que viene siendo el modelo real. Este trabajo es una primera contribución al futuro desarrollo de un nanosatélite CubeSat propio de la universidad y su posterior lanzamiento. Para ello hay que empezar por el diseño de una estructura, tal como se ha desarrollado en esta memoria.