Progettazione di un testbed per simulazioni dinamiche di controllo d’assetto di nanosatelliti con utilizzo di tecniche di stampa 3D

Nel campo dei satelliti e delle missioni spaziali è critico verificare sul suolo terrestre hardware e software, in quanto la manutenzione è impossibile successivamente alla messa in orbita. Per questo il funzionamento del satellite deve essere verificato in condizioni simili a quelle orbitali. Il sottosistema responsabile della determinazione e del controllo di assetto, attitude determination and control subsystem (ADCS), deve soddisfare diversi requisiti, dettati dalle specifiche del payload e di altri sottosistemi (es: ss di telecomunicazione, ss di potenza, ecc.). Il funzionamento e le performance dell’ADCS sono critiche per la riuscita delle missioni, pertanto il suo sviluppo e verifica risulta di primaria importanza. In questo elaborato di tesi viene descritto lo sviluppo di un testbed necessario a simulare un ambiente privo di attrito che permetta ad un sistema di controllo di assetto di operare su tre assi con rotazioni di 360ᴼ. Per fornire tre gradi di libertà viene utilizzato un cuscinetto sferico; in particolare si andrà a realizzare, mediante l’uso di stampa 3D, una sfera che fungerà da interfaccia tra il mockup del satellite integrato con un sistema di controllo d’assetto (in questo caso costituito da tre magnetorquers) e un cuscinetto d’aria in pressione generato all’interno di una calotta sferica di raggio uguale a quello della sfera stampata. Dato che la sfera realizzata deve soddisfare diversi requisiti, è stato necessario analizzare sia i materiali sia le tecniche di stampa che si andranno ad utilizzare. Per verificare le performance dell’accoppiamento sferico realizzato con la tecnologia 3D, è stato inoltre progettato un prototipo che ricalca la forma di un cuscinetto sferico COTS disponibile in laboratorio. Il prototipo risulta necessario per verificare in maniera affidabile la variazione di prestazione dovute all’impiego di componenti stampate in 3D.