nanosatelites diseñados bajo el estandar cubesat - Cicese

SEN-CIC-5000-ANA-001 

Fecha: 06-Abr-10 

Ed.: 1.0 Pag: i 

NANOSATELITES DISEÑADOS BAJO EL ESTANDAR 

CUBESAT 

EDICIÓN 1.0 

FECHA 18-Mar-10 

PREPARADO 

POR: 

VERIFICADO 

POR: 

AUTORIZADO 

POR: 

NOMBRE Y CARGO FIRMA FECHA 

Jose Maria Guadalupe Alvarez 

Murillo 

06-Abr-10 

Enrique Pacheco Cabrera 30-Abr-10 

Fco. Javier Mendieta Jiménez 

El CICESE tiene los derechos sobre este documento, el cual es confidencial y no será usado 

para ningún otro propósito, salvo para el que fue suministrado, y no podrá ser reproducido 

o transmitido total o parcialmente por cualquier medio sin el permiso de su Titular: 

Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, B.C. 

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CUADRO PARA DISTRIBUCIÓN INTERNA Y EXTERNA 

INSTITUCIÓN NOMBRE 

CICESE 

FI-UABC 

CITEDI 

ITSON 

VIVETEL 



Ed.: 1.0 Pag: ii 

Grupo del Subsistema de la 

Computadora 

Grupo de Trabajo del Subsistema 

de la Computadora 

NA 

NA 

NA 

REGISTRO DE CAMBIOS EN EL DOCUMENTO 

PAG. EDICIÓN DETALLE DEL CAMBIO

INDICE 



Ed.: 1.0 Pag: 1 

1 INTRODUCCION..........................................................................................................2 

1.1 Objeto .....................................................................................................................2 

1.2 Alcance ...................................................................................................................2 

1.3 Abreviaturas ...........................................................................................................2 

1.4 Definiciones............................................................................................................2 

1.5 Documentos Aplicables Mandatorios.....................................................................2 

1.6 Documentos Aplicables de Referencia...................................................................2 

2 Nanosatélites que cumplen el estándar CubeSat. ...........................................................3 

2.1 CanX-1. ..................................................................................................................4 

2.2 AAUSAT-II............................................................................................................6 

2.3 Delfi-C 3 ...................................................................................................................8 

2.4 SEEDS-2...............................................................................................................10 

2.5 COMPASS-1. .......................................................................................................11 

2.6 CUTE 1.7 + APD. ................................................................................................13 

2.7 BEE SAT ..............................................................................................................15 

2.8 SWISS CUBE.......................................................................................................17 

3 Comentarios..................................................................................................................19 

4 Ligas .............................................................................................................................19

1 INTRODUCCION 

1.1 Objeto 



Ed.: 1.0 Pag: 2 

Revisar las especificaciones técnicas de los subsistemas de algunos nanosatélites que 

cumplen con el estándar CubeSat, y el propósito para el que fueron diseñados. 

1.2 Alcance 

Conocer las características técnicas de los nanosatélites que han sido lanzados por otras 

instituciones educativas a nivel mundial, para así tener un marco de referencia de las 

cuestiones técnicas que ofrecen, con lo cual sentaremos las bases para trabajar en el 

estado del arte en las etapas de diseño e implementación del SENSAT. 

1.3 Abreviaturas 

P-POD: Poly Picosatellite Orbital Deployer 

ARM: Advanced Risc Machine 

CPU: Central Processor Unit 

ADCS: Attitude Determination and Control Subsystem 

CMOS: Complementary metal-oxide-semiconductor 

GPS: Global Positioning System 

OBC: On Board Computer 

VHF: Very High Frecuency 

UHF: Ultra High Frecuency 

1.4 Definiciones 

Ninguna 

1.5 Documentos Aplicables Mandatorios 

Ninguno 

1.6 Documentos Aplicables de Referencia 

SEN-CIC-1000-SPE-001 – Plan de Control de la Documentación



Ed.: 1.0 Pag: 3 

2 Nanosatélites que cumplen el estándar CubeSat. 

P-POD (Poly Picosatellite Orbital Deployer) 

El P-POD es el nombre que se le da al estándar para nanosatélites, las especificaciones 

fueron establecidas en 1999 por la Universidad Politécnica del Estado de California y la 

Universidad de Stanford. El estándar CubeSat hizo que se puedan desarrollar 

investigaciones con un con costos de menos de 100 mil dólares por nanosatélite. 

La Figura 1 muestra un modelo de la estructura del P-POD, que es el sistema que se utiliza 

para desplegar los nanosatélites. 

Figura 1 

El P-POD que juega un papel crítico como in interfaz entre el vehículo lanzador y el 

nanosatélite. Su diseño puede albergar una carga de hasta 10x10x34cm, donde se pueden 

colocar más de un` satélite. Lo más común es tener tres satélites del mismo tamaño, sin 

embargo se pueden colocar satélites de diferentes tamaños según se requiera. 

El P-POD fue diseñado para proveer una interfaz estándar para la carga útil secundaria, 

entre los CubeSats y el vehículo de lanzamiento. Esta interfaz se puede implementar en la 

mayoría de los vehículos de lanzamiento. Para satisfacer todos los requerimientos de los 

proveedores de lanzamiento y de los desarrolladores de CubeSat, el diseño del P-POD se 

basa en los siguientes requerimientos.



Ed.: 1.0 Pag: 4 

! El P-POD debe proteger el vehículo de lanzamiento y las otras cargas útiles de 

cualquier interferencia eléctrica, electromagnética o mecánica de los Cubesats 

! Los CubeSat deben ser liberados del P-POD de manera que se evite la colisión con 

el vehículo de lanzamiento u otra carga útil. 

! El P-POD debe tener la capacidad de acoplarse con los vehículos de lanzamiento sin 

tener que realizar cambios importantes a la estructura ni al estándar de CubeSat 

! La masa del P-POD debe ser la mínima posible. 

2.1 CanX-1. 

Fecha de lanzamiento: junio 2003 

Desarrollado por: University of Toronto Institute for Aerospace Studies 

El primer nano satélite canadiense y uno de los más pequeños que han sido construidos con 

una masa menor a un kilogramo en el que toda la electrónica se encuentra en un cubo de 

10cm y opera con una potencia menor a 2 watts. Tiene como objetivo validar nuevas 

tecnologías para nano satélites.

Características técnicas 

Objetivos: 

! Evaluar un nuevo sensor CMOS y 

seguidor de estrellas 

! Evaluar la estabilización magnética 

triaxial 

! Evaluar un sistema de posicionamiento 

basado en GPS 

Características generales: 

! Dimensiones: 10x10x10 cm 3 

! Masa:

2.2 AAUSAT-II 

Fecha de lanzamiento: Abril 2008 

Desarrollado por: Alborg University 



Ed.: 1.0 Pag: 6 

El AAUSAT-II es un proyecto de estudiantes de la University of Aalborg en Dinamarca, 

que busca dar a los estudiantes la oportunidad de participar en un proyecto de ingeniería en 

el que pudieran enfrentarse a problemas reales y aplicaran los conocimientos adquiridos. La 

principal misión es establecer la comunicación de una vía con el satélite, para después pasar 

a una comunicación de dos vías. Finalmente probar la carga útil del satélite, un detector de 

rayos gama y un ADCS. 

FLASH 

4MB 

CAN bus 

CAN 

driver 

OSC 

ARM 7 

main CPU 

CS 

switch 

CS/Read/Write 

Address/Data 

FLASH 

4MB 

RST 

RS232 debug 

RS232 

driver 

RAM 

2MB


Objetivos: 

! Generar proyectos para que los 

estudiantes resuelvan problemas de 

ingeniería y trabajen en equipo 


! Dimensiones: 10x10x1.13 cm 3 

! Masa: 1kg 

! Tiempo de vida: Mínimo de un mes 

! Carga útil: Detector de rayos gama 

Fuente de poder: 

! Celdas solares 

! Baterías de Li-ion 8.2V a 2200mAh 

! Ducto de potencia de 3.3V y 5V 

regulados 



Ed.: 1.0 Pag: 7 

Control: 

! Sistema de determinación de altura: 

Sensores de luz, giroscopios, 

magnetómetros 

! Sistema de control de altitud: Ruedas 

inerciales y bobinas magnéticas 

Computadora de a bordo: 

! Procesador: ARM-7, 40MHz 

! Flash: 8MByte 

! RAM: 2Mbyte 

Comunicaciones: 

RF trancever

2.3 Delfi-C 3 


Desarrollado por: Delft University of Technology 



Ed.: 1.0 Pag: 8 

Satélite construido por estudiantes de la Delft University of Tecnology de los países bajos 

en el reino unido. Está construido con 3 unidades del estándar cubesat y su misión principal 

es la validación de tecnología, posee una computadora de a bordo controla todo el satélite, 

además de que cada subsistema contiene uno o más microcntroladores para el control local.


Objetivo: 

Validación de nueva tecnología 



! Masa: 2.2kg 

! Carga útil: sensor solar inalámbrico, 

celdas solares de nueva generación, 

tranceptor de alta eficiencia 


! Celdas solares, 2.5Watts 

! No posee baterías de apoyo 

Control: 

! ADS 

! ACS 



Ed.: 1.0 Pag: 9 


Mocrocontroladores PIC dedicados para cada 

subsistema 


Uplink UHF, 435-438MHz 

Downlink VHF, 145.8-146MHz 

1200bps, modulación BP

2.4 SEEDS-2 


Desarrollado por: Nihon University 



Ed.: 1.0 Pag: 10 

Es un satélite educacional construido y operado por la Nihon Universitiy de Japón. Lleva 

consigo varios sensores con los que se miden varios parámetros del medio ambiente 

espacial, además de un repetidor de radio para transmitir mensajes de voz entre radio 

aficionados. 


Objetivo: 

Validación de nueva tecnología 



! Masa: 2.2kg 

! Carga útil: sensor solar inalámbrico, 

celdas solares de nueva generación, 

transceptor de alta eficiencia 


! Celdas solares, 2.5Watts 

! No posee baterías de apoyo 

Control: 

! ADS 

! ACS 

Comunicación: 

Uplink (FM Packet) - Receiver frequency band:VHF band 

- Antenna: 1/4 wavelength monopole 

Downlink (CW Beacon) - Transmitter frequency band: 437.485 MHz 

- Transmitter power: 110 mW 


- Protocol:Morse code 

Downlink (FM Packet) - Transmitter frequency band: 437.485 MHz 



- Modulation: AFSK 1200 bit/s 

- Protocol: AX.25 

Downlink (Digitalker) - Transmitter frequency band: 437.485 MHz 



- Protocol: voice 


Microcontroladores PIC dedicados para cada 

subsistema 


Uplink UHF, 435-438MHz 

Downlink VHF, 145.8-146MHz 

1200bps, modulación BP

2.5 COMPASS-1. 


Desarrollado por: Aachen University of Applied Science 



Ed.: 1.0 Pag: 11 

Un satélite alemán construido y operado por la Aachen University of Applied Science 

enfocado principalmente en la evaluación de la tecnología CubeSat en el espacio. 

Construido de la nada totalmente con electrónica de grado comercial a excepción de las 

celdas solares.


Objetivos: 

! Tom ar 

imágenes de la superficie de la 

tierra a una resolución de 640x480 

! Validar un receptor GPS Phoenix 

en 

orbita 

! Probar un sistema de posicionamiento 

de tres ejes basado en una ecuación 

magnética 


! Dimensiones: 10x10x11.35 cm 3 

Objetivos: 





! Dimensiones: 10x10x1.13 cm 

! Masa: 850g 

! Carga útil: Receptor GPS, cámara 

CMOS 

! Tiempo de vida: 6 meses 

3 

! Masa: 1kg 







regulados 


! Celdas solares, 2Watts 

! Baterias de Lithium-Polymer a 2.4 Ah 

! Consumo promedio 1 Watt 



Ed.: 1.0 Pag: 12 

Control: 

Control: 

! 

Control 

Sistema 

m 

de 

agnetico 

determinación 

de 3 ejes 

de altura: 

! SSensores 

ensores de de sol luz, MOEMS giroscopios, 

! Controlador magnetómetros B-Dot 


Computadora inerciales de y a bobinas bordo: magnéticas 

microcontrolador 8051 de 8 bits para 

Computadora regulación de de a voltaje bordo: y distribución de 

! potencia Procesador: ARM-7, 40MHz 


Comunicaciones: ! RAM: 2Mbyte 

Antena UHF/VHF 


RF transceiver

2.6 CUTE 1.7 + APD. 


Desarrollado por: Tokyo Institute of Technology 



Ed.: 1.0 Pag: 13 

El proyecto fue desarrollado por estudiantes del Tokio Institute of Tecnology con el fin de 

generar experiencia en el desarrollo de nanosatélites, educar estudiantes en la 

implementación de tecnología aeroespacial y validar tecnología.


Objetivos: 

Objetivos: 

! 

! 

Generar 

Demostrar 

proyectos 

una nueva 

para que 

metodo 

los 

logía de 

diseño 


! Evaluar varios tipos de comunicación 

ingeniería 

por radio 

y trabajen en equipo 



! Dimensiones: 10x10x1.13 cm3 ! Dimensiones: 10x10x20 cm 

! Masa: 3kg 

! Carga útil: 

! Fotodiodo de avalancha, sensor CMOS 

3 

! Masa: 1kg 



Fuente Fuente de de poder: poder: 

! ! Celdas Celdas solares solares 

de GaAs, , 2120mV a 

! Baterías 363mA de Li-ion 8.2V a 2200mAh 

! ! Ducto 4 Baterías de potencia de Li, de 3.8V 3.3V a 1130m y 5V Ah 

! regulados Reguladores 

de 7, 6, 5 y 3.3 Volts 


Frequency 

(MHz) 

Command 144MHz 

Uplink 

Telemetry 

Beacon 

1200MHz 

1267.6MHz 

430MHz 

437.475MHz 

430MHz 

437.275MHz 



Ed.: 1.0 Pag: 14 

Control: 

Control: 

! 

! 

Sistema 

Gyro sensor 

de determinación 

ADXRS150 

de altura: 

! Sensor magnético HMR2300 


! Sensor de sol S6560 


! Magnetic torquer 


Computadora inerciales y de bobinas a bordo: magnéticas 

! ARMV4, 400MHz 

Computadora 

! OS: Microsoft 

de a bordo: 

Windows CE.NET 


! RAM: 32Mbyte 


! Flash: tarjeta SD 128Mbyte 

! RAM: 2Mbyte 


RF transceptor 

Moduration Protocol Transceivers 

AFSK 1200bps / 

GMSK 9600bps, 

DTMF 

AX.25/SRLL, DTMF 

GMSK 9600bps AX.25/SRLL 

AFSK 1200bps / 

GMSK 9600bps 

AX.25/SRLL 

CW CW 

DJ-C5 

(ALINCO) 

TH-59 

(KENWOOD) 

DJ-C5 

(ALINCO) 

(INVAX)

2.7 BEE SAT 

Fecha de lanzamiento: Septiembre 2009 

Desarrollado por: Berlin Institute of Technology 



Ed.: 1.0 Pag: 15 

El Bee Sat (Berlin Experimental and Educational Satellite) tiene como objetivo principal la 

validación de tecnología de estabilización en órbita de ruedas inerciales recientemente 

desarrolladas con aplicación en pico satélites.


Objetivos: ! Verificación en órbita del diseño de 

nuevas masas inerciales 

! Verificación de sistemas diseñados 

para 

picosatelites 

! Servir como herramienta educativa para 

estudiantes 



Objetivos: 





! Dimensiones: 10x10x1.13 cm 

! Masa: 1kg 

! Orbita: LEO 450-850 km 

! Tiempo de vida: 1 año 

! Carga útil: cámara 

! Comunicaciones: 

UHF 

3 

! Masa: 1kg 







regulados 


! Arreglo de celdas de 1.36W 

! Consumo promedio 500mW 



Ed.: 1.0 Pag: 16 

Control: 

Control: ! Sistema de determinación de altura: 

! 6 sensores de sol 


! 2 sensores triaxiales de campo 


magnético 


! 3 giroscopios 

inerciales y bobinas magnéticas 

! 6 bobinas magnéticas 

Computadora ! 3 masas de inerciales a bordo: 


Computadora ! Flash: 8MByte de a bordo: 

! Procesador: RAM: 2Mbyte ARM-7, 60 MHz 

! RAM: 2 MByte SRAM 


! Flash (program): 16 MByte 

RF transceptor 

! Flash (telemetry): 4 MByte 


! Banda de frecuencia: UHF, 435...436 

MHz 

! Modo de operación: half dúplex 

! Potencia de transmisión: 0.5 W 

! Modulación: GMSK 

! Downlink Baudrate: 9600/4800 bits/s 

! Uplink Baudrate: 4800 bits

2.8 SWISS CUBE. 

Fecha de lanzamiento: Septiembre 2009 

Desarrollado por: Ecole Polytecnique Federale de Lausanne 



Ed.: 1.0 Pag: 17 

Construido por la Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne con el objetivo principal de 

educar estudiantes y para su construcción fue necesaria la participación de más de 180 

estudiantes incluyendo estudiantes de posgrado e ingenieros jóvenes.


Objetivos: 

! Probar que el sistema funciona en el 

espacio 

! Establecer un contacto exitoso por 

telemetría con la estación terrena 

! Recibir datos de la carga útil y 

confirmar que opera correctamente 



! Masa: 1Kg 

! Carga útil: Cámara CMOS 


! Celdas solares de GaAS, 1.5Watts 

! Dos baterías de Li-Ion a 1.2Ah 



Ed.: 1.0 Pag: 18 

Control: 

! Magnetometro de 3 ejes 

! Seis sensores de sol 

! Giróscopo de 3 ejes 


! Señal de guía en código morse a 

437MHz, 10bits/s 

! RF a 437MHz con modulación FSK a 

1200bits/s 

! VHF/UH

3 Comentarios 



Ed.: 1.0 Pag: 19 

Después de analizar la información de varios satélites que cumplen con el estándar CubeSat 

podemos ver que en las computadoras de todos ellos predomina la arquitectura ARM, en 

particular la ARM 7. Además se ha observado que en la mayoría de las propuestas se 

carece de una computadora de respaldo. 

En cuanto a las cargas útiles de estos nanosatélites pudimos encontrar cámaras sencillas 

CMOS, GPS, sistemas de control y sistemas de comunicación UHF, VHF. 

Ahora bien considerando lo antes mencionado, la propuesta de integrar un procesador con 

arquitectura ARM9, CORTEX M3 o un CORTEX A8 al Sensat, nos permite trabajar dentro 

del estado del arte en el diseño de nanosatélites, lo cual es un punto clave dentro de los 

objetivos del proyecto. Además nos ofrece la posibilidad de trabajar con tecnología de 

última generación con la que se puede diseñar un sistema flexible, de bajo consumo de 

energía y que puede adaptarse a las necesidades futuras. Adicionalmente este sistema 

tendrá la posibilidad de manejo de cargas útiles complejas. 

4 Ligas 

http://server02.fb12.tu-berlin.de/rft/beesat/BeeSat/About_BeeSat.html 

http://en.wikipedia.org/wiki/AAUSAT-II 

http://www.stec2005.space.aau.dk/files/generic_obc.ppt 

http://aausatii-eps.ihk-edu.dk/ 

http://www.utias-sfl.net/nanosatellites/CanX1/CanX1System.html 

http://www.utias-sfl.net/docs/canx1-ssc-2002.pdf 

http://directory.eoportal.org/get_announce.php?an_id=10000452 

http://cubesat.aero.cst.nihon-u.ac.jp/english/seedsdetail_e.html 

http://www.raumfahrt.fh-aachen.de/compass-1/overview.htm 

http://www.delfic3.nl/index.php?option=com_content&task=view&id=67&Itemid=109 

http://swisscube.epfl.ch/ 

http://lss.mes.titech.ac.jp/ssp/cute1.7/index_e.html

nanosatelites diseñados bajo el estandar cubesat - Cicese

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