Nos últimos 20 anos, os satélites cubo têm desempenhado um papel importante no campo da exploração e pesquisa da tecnologia aeroespacial. A operação dos CubeSats em órbita requer um Sistema de Determinação e Controle de Atitude (ADCS). O Magnetorquer integrado ao PCB é um dos ADCS precisos e eficientes, sendo o mais adequado para fornecer torque aos satélites em órbita terrestre baixa (LEO) para controlar a direção do satélite.
O que são Cubesats?
Os CubeSats, também conhecidos como satélites Cube, são pequenos satélites normalmente utilizados para lançar pequenas cargas experimentais em órbita. Devido ao seu tamanho reduzido, baixo custo e baixo consumo de energia, são utilizados em muitos campos, incluindo experiências científicas aeroespaciais, monitorização do ambiente terrestre, GPS, etc.
Eles são normalmente categorizados pelo número de unidades que os compõem, sendo que uma unidade (1U) é um módulo de (10 x 10 x 10) cm3. Normalmente, os CubeSats são 1U, 2U, 3U ou até 6U, e um dos desafios comuns na operação desses satélites é controlar a atitude do CubeSat, ou sua orientação no espaço. Isso é feito usando algum tipo de sistema de determinação e controle de atitude (ADCS).
O que é Magnetorquer?
Um magnetorquer é um sistema de controle de atitude (ADCS) relativamente barato que aplica um torque externo em um CubeSat. Às vezes, nós os chamamos simplesmente de "torques", e eles vêm em duas categorias: "barras torques cilíndricas" e "bobinas de torque magnético compactas". Ambos funcionam com base na lei do solenóide e na lei de Ampère, mas o primeiro contém material de ferrite para aumentar seu momento dipolar magnético.
Como a fonte de torque é baseada na força de Lorentz, existe um eixo incontrolável paralelo ao vetor de densidade de fluxo geomagnético. Além disso, os torques magnéticos só podem funcionar em ambientes que contenham um campo magnético suficientemente localizado, como a órbita terrestre baixa (LEO).
O magnetorquer também requer informações do vetor de densidade de fluxo magnético local para sua lógica de controle de atitude. Uma maneira direta de obter esses dados é usar um magnetômetro. A propagação usando o modelo IGRF também funciona. O controle baseado em torque é provavelmente a abordagem mais simples para o controle ativo de atitude. Mas sua precisão de controle é de apenas cerca de 1 a 5 graus.
Diagrama de blocos do magnetorquer
Tipos de magnetorquer
Haste magnética cilíndrica
Um magnetorquer cilíndrico consiste numa bobina cilíndrica de fio e num íman permanente montado no interior da nave espacial.
Quando uma corrente elétrica passa pela bobina, é gerado um campo magnético que interage com o campo magnético do ímã permanente. Essa interação produz um torque que pode ser usado para girar a espaçonave na direção desejada.
Uma das vantagens do magnetorquer cilíndrico é sua simplicidade e confiabilidade. Ele pode ser facilmente integrado ao projeto da espaçonave e requer manutenção mínima. Além disso, é um dispositivo de baixa potência, o que é importante para espaçonaves com recursos de energia limitados.
A haste magnética cilíndrica é o melhor magnetorquer disponível para a geração de torques mais altos e, consequentemente, melhores controles de atitude. A haste magnética também foi projetada para se encaixar perfeitamente nas dimensões de um CubeSat.
Bobina compacta Magnetorquer
A bobina do magnetorquer compacto é normalmente feita de um fio fino enrolado em torno de um núcleo, que geralmente é feito de um material magnético como ferro ou ferrite. Quando uma corrente elétrica passa pelo fio, ela cria um campo magnético que interage com o campo magnético da Terra, fazendo com que a espaçonave gire.
O design compacto da bobina magnetorquer é importante porque o espaço é limitado na maioria das naves espaciais e satélites. Portanto, um dispositivo menor que ainda possa produzir um campo magnético suficiente é altamente desejável. Além disso, uma bobina magnetorquer compacta pode reduzir o peso e o custo do sistema como um todo.
Existem várias empresas que produzem bobinas magnetorquer compactas, incluindo CubeSatShop, Sinclair Interplanetary e Blue Canyon Technologies. Essas empresas oferecem uma variedade de tamanhos e designs para atender às necessidades específicas de diferentes missões espaciais e satélites.
Soluções Magnetorquer PCB
Existem poucos fornecedores que vendem placas PCB magnetorquer para Cubesat no mercado, um deles é a ISISPACE.
Se você deseja fazer um projeto DIY na placa magnetorquer, estamos aqui para ajudá-lo!
