Resumen:
La estandarización en la construcción de nanosatélites, específicamente en la forma y tamaño
de éstos tal como el estándar CubeSat, ha permitido a más instituciones el acceso a este tipo
de tecnología. Sin embargo, las restricciones de dimensiones representan un reto para la
captación de energía, dado que el Sol es la única fuente de energía disponible y el área de las
celdas solares para captar dicha energía es limitada. Este trabajo se enfoca en el sistema de
potencia de KuauhtliSat, un nanosatélite que sigue un nuevo estándar introducido por
Interorbital Systems llamado “TubeSat”. Los objetivos son determinar los alcances de la
configuración TubeSat para capturar la luz solar de manera eficiente y diseñar un circuito
que maximice la potencia extraída de los paneles solares hasta la batería incluida en el
satélite. El TubeSat es una configuración en forma hexadecagonal que propone utilizar 8 de
las 16 caras como paneles solares, y el diseño del presente TubeSat propone utilizar celdas
solares de calidad espacial TrisolX cuya eficiencia es del 28%. El nanosatélite fue modelado
para simular su funcionamiento en órbita y obtener una estimación del área efectiva y
potencia capturada de los paneles solares para esta configuración en particular. Las
simulaciones mostraron un área efectiva total de 40.2 cm2, lo cual es correspondiente con
aproximadamente 2.72 paneles solares y una potencia de 0.74 W para una órbita baja terrestre
(LEO). Se diseñó un circuito para el sistema eléctrico de potencia (EPS) utilizando una
topología de seguimiento de máximo punto de potencia (MPPT) y seleccionando una batería
Li-ion de 2500 mAh de capacidad. El circuito incluye un convertidor reductor para regular
el voltaje entre los paneles solares y la batería. Para el algoritmo de control se implementó
un método Perturb&Observe utilizando un microcontrolador. Los paneles solares y el
circuito MPPT fueron manufacturados. Los resultados mostraron que el proceso de
manufactura de los paneles solares terminaba con estos funcionando a un 99% de eficiencia.
El circuito MPPT puede alcanzar eficiencias de regulación de energía de hasta 90%. El
sistema sería capaz de cargar la batería en un 2% durante una órbita cuando el satélite se
encuentre en su modo de operación normal. Si el satélite se encuentra de manera estable
orbitando, entonces se podría cargar la batería hasta un 6% de su capacidad.