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CanSat 2004 Experimento "Sirio" Grupo Astronómico Omega Centauro - GAOC Instituto San Felipe Neri (A-594) - Buenos Aires, Argentina
Miembros de equipo: Profesor:
Propósito de este Documento Este documento describe el diseño preliminar del Experimento SIRIO efectuado por el Equipo GAOC para el Programa SLM/CanSat.- El formato de este documento es el requerido por la entidad organizadora (ACEMA).- Los datos aquí vertidos serán de dominio de la ACEMA para ser empleados en futuros proyectos educativos sin fines de lucro.- Documentos de Referencia
Objetivos de Misión
Metas Científicas La meta científica más importante es registrar la separación de fases de un sistema heterogéneo de dos líquidos no miscibles a raíz de las fuertes aceleraciones iniciales producidas por el cohete. Metas Tecnológicas La meta tecnológica principal es calificar en vuelo los sistemas de accionamiento electrónico de una microcámara (MC) y su funcionamiento bajo condiciones de grandes cargas dinámicas. Diseño de Carga Útil La carga útil consiste en un tubo sellado con una mezcla de líquidos, una MC para registrar el experimento, un sistema de espejos e iluminación y la electrónica capaz de accionar la MC en forma automática. Todo el sistema se encuentra dentro de una estructura de apoyo para fijarlo y amortiguarlo con el objeto de su correcto funcionamiento.
Principios de Operación La mezcla de dos líquidos no miscibles se dispone dentro del tubo de vidrio. Una de las fases debe ofrecer un alto contraste (esto se logra mediante un colorante adecuado) para ser registrada por la MC. La mezcla no debe precipitar rápidamente, ya que invalidaría la experiencia. Luego del montaje dentro de la bahía de carga útil, se acciona el interruptor de la iluminación y del encendido del circuito electrónico de accionamiento. A los T-3 segundos aproximadamente la MC comenzará a registrar, de tal forma de observar la separación de fases alrededor del instante T+2 segundos, donde se esperan las aceleraciones máximas. Diseño del Sistema Los principales componentes son los siguientes: el tubo de vidrio con la mezcla, el sistema de iluminación, el sistema óptico de espejos y el sistema cámara-electrónica. Cada sistema necesita una batería, y la MC cuenta con su propia fuente de energía (pila AAA). Todo el conjunto es independiente del cohete, no es necesaria una interfase con éste. Diseño Eléctrico y Electrónico El sistema eléctrico de iluminación consiste en una microlámpara, un interruptor y una batería LV2A de 12 V. El sistema electrónico de accionamiento se alimentará con tres baterías CR2032, cada una suministra 3V. La MC dispone de un portapilas para una batería tipo AAA. El cableado y el suministro energético independiza el sistema de iluminación del sistema electrónico de accionamiento. DIAGRAMA DE BLOQUES DEL SISTEMA ELÉCTRICO
Diseño Térmico El ambiente térmico que se espera encontrar es de temperatura y presión ambiente. Los rangos térmicos operativos no deberían influir con la viscosidad absoluta de los fluidos ni con el funcionamiento de la electrónica, por lo que el rango esperable sería de 5 a 35 ºC. Se desea en lo posible bajas temperaturas para eliminar el ruido térmico en el sensor CMOS de la MC. Debido a este rango no se prevé aislante térmico. Diseño Mecánico La carga útil será soportada por una estructura rígida. La MC estará amortiguada para evitar roturas y perdida de datos en el impacto producido por el aterrizaje. Se espera que las altas aceleraciones no deformen la estructura, por lo que esta se realizará de aleación de aluminio y alambre galvanizado. Todos los componentes entran en el espacio asignado. El prespuesto de pesos es el siguiente: PRESUPUESTO DE PESOS DEL CANSAT 1 - SIRIO
Plan de Desarrollo de la Carga Útil La fase inicial de desarrollo incluyó la prueba de la MC para determinar el FOV (field of view) y la distancia focal efectiva. Para esto se tomaron imágenes a distintas distancias y se estableció un FOV de 29º y una distancia focal efectiva (sin pérdida de foco) de 12 cm. Además se están realizando pruebas con fluidos para determinar cuáles serán los más adecuados y verificar su precipitación en una centrífuga de laboratorio. FOV y Foco de la MC Plan de construcción de la Carga Util El plan de construcción contempla la adquisición y desarme de la MC, la fabricación de los demás componentes y la tercerización de la construcción de los discos de soporte de la estructura. El diseño, adquisición y prueba del sistema electrónico se hará con asesoramiento de la ACEMA. Fabricación y prueba del Hardware El orden de fabricación y compra será el siguiente: compra de MC, desarme de MC (crítico), prueba de MC desarmada, diseño de estructura, construcción de discos de soporte, construcción de soportes, prueba de fluidos, construcción de acelerómetro, compra de espejos, diseño de electrónica (crítico), construcción de electrónica, prueba del circuito, montaje de componentes, pruebas de funcionamiento (crítico), balanceo y determinación del CG (centro de gravedad), construcción del cilindro exterior y montaje final. Plan de Integración Se realizarán integraciones parciales de los subsistemas a fin de comprobar su funcionamiento. Luego del montaje se realizará un test de funcionamiento integral. No se preveen test dinámicos que simulen condiciones de vuelo (vibraciones, aceleraciones, impactos, etc.) una vez construido el PS. Implementación y Verificación del Software No existe software de vuelo, el diseño electrónico no lo requiere. El software externo para la recolección de datos (imágenes) es provisto por el fabricante de la MC. Certificación de pruebas de vuelo La certificación se realizará en el momento de la prueba.
Operaciones de Misión Requisitos para el Lanzamiento
Requisitos de Vuelo y Operaciones Al carecer de telemetría, los requisitos de vuelo son mínimos, solamente se requerirá una estimación del perfil de vuelo a fin de aportar datos para el análisis final. Adquisición de Datos y Plan de Análisis Los datos (imágenes) se registran a bordo durante el vuelo. Como no se transmiten, es esencial la recuperación de la carga de pago. Las imágenes generadas serán grabadas a una PC portátil (notebook) con puerto USB en campo y se analizarán mediante software de procesamiento de imágenes (Pixit, Analyzer, etc.) a fin de evaluar los resultados. Project Management, Organización y Responsabilidades y Configuración del Plan de Management La documentación inicial será este DPD. Se establecerá en el área de construcción una cartelera con el diseño y los datos calculados, así como también los requerimientos. Todo cambio en el diseño deberá ser autorizado por el Project Leader, y los cambios en las medidas externas y en el peso final deberán ser autorizadas por la ACEMA. Los cambios deberán ser documentados en formato digital e impresos para su archivo. No se podrá modificar el DPD. Plan de Staff:
A. Chiaravalotti (estructuras): construcción de los soportes, montaje con los discos, pintura, montaje preliminar de los subsistemas, construcción del cilindro exterior. E. Arlia (electrónica): construcción y prueba de los sistemas eléctricos y electrónicos, montaje preliminar e integración final. C. García (fluidos): elección y prueba de los fluidos del experimento principal, montaje preliminar y final. H. Massaccesi (óptica): desarme de la MC y prueba, montaje de los espejos, comprobaciones geométricas y montaje final. P. González (Project Leader): compras, coordinación, electrónica, pruebas preliminares y finales, montaje final. Hitos y Línea de Tiempos
Costos y Plan de Gastos Se detalla a continuación los gastos estimativos que demandará la construcción del PS. No se incluyen gastos operativos, ni viáticos ni costos de mano de obra:
Plan de adquisición de Materiales
Risk Management y Contingencias Los riesgos de índole técnico/económico asociados al proyecto son los siguientes:
Los costos económicos, operativos, el lugar de construcción y la dedicación serán absorbidos en un 50% por la entidad educativa participante (Instituto San Felipe Neri). El resto será aportado en forma voluntaria por los integrantes del proyecto. |
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Prohibida su copia material o conceptual, parcial o total |
