Preliminary thermal managment design of a 6U cubesat with a high Power R-LEMA laser experiment payload

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Bittencourt, Ricardo
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/232555
Resumo: TCC (graduação) - Universidade Federal de Santa Catarina. Campus Joinville. Engenharia Aeroespacial.
id UFSC_b8af399126712c557eedc824c67312aa
oai_identifier_str oai:repositorio.ufsc.br:123456789/232555
network_acronym_str UFSC
network_name_str Repositório Institucional da UFSC
repository_id_str 2373
spelling Preliminary thermal managment design of a 6U cubesat with a high Power R-LEMA laser experiment payloadCubesatlasercontrole térmicoespectrômetrosatéliteTCC (graduação) - Universidade Federal de Santa Catarina. Campus Joinville. Engenharia Aeroespacial.This work describes thermal analysis of a standard 6U Cubesat whose mission is to carry out tests of Remote Laser Evaporative Molecular Absorption (R-LEMA) spectroscopy, a concept developed under the NASA Innovative Advanced project Concepts (NIAC) program. A conceptual R-LEMA satellite utilizes a 200 W laser, which is 50% efficient. An experiment is performed by firing the laser for 20 seconds, while generating 200 W of waste heat during the active period; the waste heat must then must be dissipated prior to the next laser firing. In order to manage the heat generated by the laser, a 0.06 m² radiator and a Phase Change Material (PCM) block of 100 g of Polyethylene glycol are simulated. A Thermal Mathematical Model is developed for the 6U CubeSat frame with representative R-LEMA components, taking into account several nodes which are treated as clustered systems. The analysis is done through the explicit numerical method of finite differences to obtain graphs of the transient simulation of temperatures of the laser, satellite bus, and of the radiator. From the results, it was concluded that the radiator alone provides thermal management which is sufficient to perform one test per orbit, i.e., a experiments can be conducted at a cadence of 90 minutes, without significant heat accumulation in the spacecraft components. Addition of the PCM allowed the storage of heat of fusion from waste heat, and allowed a cadence of 5 minutes.O Modelo Matemático Térmico de um nanossatélite leva em consideração vários nós que são tratados como sistemas aglomerados. Neste trabalho, um satélite padrão Cubesat 6U que tem como missão realizar testes de Remote Laser Evaporative Molecular Absorption (R-LEMA) para um projeto da NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC) é analisado. Este projeto desenvolve um conceito que permite detectar, através do espectrômetro, a composição de alvos frios do sistema solar a partir de um laser que esquenta tal alvo. O experimento com Laser R-LEMA é executado por 20 segundos produzindo 200W de excesso de calor a ser administrado. A fim de administrar o calor gerado pelo experimento R-LEMA, um radiador de 0.06m² e um bloco de Phase Change Material (PCM) do 100 g de Polyethylene glycol são simulados. A análise é feita através do método numérico explícito das diferenças finitas para obter gráficos da simulação do transiente de temperaturas do laser, bus do satélite e do radiador. Dos resultados, concluiu-se que o radiador sozinho é suficiente para administrar o calor caso realiza-se um teste por órbita, no entanto, o PCM mostrou-se útil ao permitir a realização de mais de um teste por órbita a uma cadencia de 5 minutos.Joinville, SCPaiva, Kleber Vieira deHughes, GaryUniversidade Federal de Santa CatarinaBittencourt, Ricardo2022-03-22T18:47:58Z2022-03-22T18:47:58Z2022-03-08info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesis67application/pdfhttps://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/232555info:eu-repo/semantics/openAccessengreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSC2022-03-22T18:47:58Zoai:repositorio.ufsc.br:123456789/232555Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732022-03-22T18:47:58Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
dc.title.none.fl_str_mv Preliminary thermal managment design of a 6U cubesat with a high Power R-LEMA laser experiment payload
title Preliminary thermal managment design of a 6U cubesat with a high Power R-LEMA laser experiment payload
spellingShingle Preliminary thermal managment design of a 6U cubesat with a high Power R-LEMA laser experiment payload
Bittencourt, Ricardo
Cubesat
laser
controle térmico
espectrômetro
satélite
title_short Preliminary thermal managment design of a 6U cubesat with a high Power R-LEMA laser experiment payload
title_full Preliminary thermal managment design of a 6U cubesat with a high Power R-LEMA laser experiment payload
title_fullStr Preliminary thermal managment design of a 6U cubesat with a high Power R-LEMA laser experiment payload
title_full_unstemmed Preliminary thermal managment design of a 6U cubesat with a high Power R-LEMA laser experiment payload
title_sort Preliminary thermal managment design of a 6U cubesat with a high Power R-LEMA laser experiment payload
author Bittencourt, Ricardo
author_facet Bittencourt, Ricardo
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Paiva, Kleber Vieira de
Hughes, Gary
Universidade Federal de Santa Catarina
dc.contributor.author.fl_str_mv Bittencourt, Ricardo
dc.subject.por.fl_str_mv Cubesat
laser
controle térmico
espectrômetro
satélite
topic Cubesat
laser
controle térmico
espectrômetro
satélite
description TCC (graduação) - Universidade Federal de Santa Catarina. Campus Joinville. Engenharia Aeroespacial.
publishDate 2022
dc.date.none.fl_str_mv 2022-03-22T18:47:58Z
2022-03-22T18:47:58Z
2022-03-08
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/bachelorThesis
format bachelorThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/232555
url https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/232555
dc.language.iso.fl_str_mv eng
language eng
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv 67
application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Joinville, SC
publisher.none.fl_str_mv Joinville, SC
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFSC
instname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
instacron:UFSC
instname_str Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
instacron_str UFSC
institution UFSC
reponame_str Repositório Institucional da UFSC
collection Repositório Institucional da UFSC
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1808652022459662336

Registros relacionados