Presentación del proyecto fin de carrera "Ingeniería de sistemas del satélite UPMSat-2 UNION", en la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Aeronáuticos

1. Ingeniería de Sistemas del satélite
UNIÓN UPMSat-2
Proyecto Fin de Carrera
Pablo Arriazu Ruiz
Tutor: Gustavo Alonso Rodrigo
parriazu@sciops.esa.int
Madrid, 13 de julio de 2012
IDR/UPM, ETSI Aeronáuticos

2. 2
Objetivos del PFC
● Realizar un estudio de la Ingeniería de Sistemas adaptada a
sistemas espaciales.
● Adaptar la metodología a la misión UNIÓN UPMSat-2 como
satélite universitario de pequeño tamaño.
● Aplicación de la normativa ECSS.
● Servir de precursor al uso de la Ingeniería de Sistemas en
futuras misiones de similares características.

3. 3
UPMSat-2: Antecedentes
Satélites de pequeño tamaño:
● Extensa proliferación en los últimos años
● Muy pequeño tamaño: 5-200kg frente 500-7000kg
● Menores costes
● Disminución costes de entrada en el espacio.
● Nuevos actores: universidades, emprendedores, paises en desarrollo.
● Menor tiempo de desarrollo
● Tecnología punta.
● Flexibilidad y mayores riesgos.

4. 4
UPMSat-2: Antecedentes (2)
UPMSat-1:
● Precursor de los satélites
españoles de pequeño
tamaño.
● Lanzamiento: 1995
Masa 47 kg
Dimensiones 450x450x543mm (antena excluida)
Vida operativa 213 días
Misiones Comportamiento de líquidos en microgravedad,
comunicaciones de mensajería, Tecnología de células
solares.
Órbita 670km altitud, polar, heliosíncrona (98')
Estructura Al 7075 T73
AOCS Estabilización Magnética
Gestión Datos Microprocesador 8OC31 de 8 bits, 7MHz, 256 kbytes de
memoria SRAM, 64 kbytes de memoria EEPROM, reloj
de vigilancia, 64 canales de conversión analógica a digital
de 14 bits y 4 de conversión digital a analógica, 24
salidas digitales y 8 entradas digitales. Consumo de 250
mW. Comunicaciones asíncronas con un módem de 9600
bps
Comunicaciones Modem a 9600 baudios con modulación de mínima
desviación de fase (MSK), transmisor de 10W en la
banda de 400 Mhz, antena omnidireccional.
Control Térmico Pasivo
Lanzamiento Ariante IV-40 ASAP
Fuente: Meseguer, J. y
Sanz-Andrés, A. El satélite UPM-Sat
1. Informes a la Academia de
Ingeniería.

5. 5
La misión UNIÓN UPMSat-2
● Promovido por el Instituto Universitario de Microgravedad “Ignacio Da Riva”,
ETSI Aeronáuticos, UPM.
● Comienzo: septiembre de 2010
● Lanzamiento esperado: primer semestre 2013.
● Objetivos:
● Desarrollar un satélite utilizable como plataforma de demostración
tecnológica en órbita.
● Implementar un proyecto formativo del que se vean beneficiados
profesores, alumnos y personal auxiliar de la UPM.
● Demostrar la capacidad de la UPM en el ámbito de la tecnología
espacial.

6. 6
La visión sistémica
“Los sistemas no existen en la naturaleza, solo existen en la mente y en el espíritu del
que los crea.” Claude Bernard (médico francés, s. XIX)
El óptimo para cada uno de los elementos del sistema no tiene porqué ser
el óptimo para el sistema completo.

7. 7
La visión sistémica (2)
[Un dispositivo es], en primer lugar, un conjunto resueltamente
heterogéneo que incluye discursos, instituciones, instalaciones
arquitectónicas, decisiones reglamentarias, leyes, medidas
administrativas, enunciados científicos, proposiciones
filosóficas, morales, filantrópicas, brevemente, lo dicho y
también lo no-dicho, éstos son los elementos del dispositivo. El
dispositivo mismo es la red que se establece entre estos
elementos.
Foucault, M., Dits et ecrits 3

8. 8
Ingeniería de Sistemas
● 4 ejes básicos:
● Necesidades
● Comunicación
● Visión Sistémica
● PlanificacióProceso iterativo.
● Visión Arriba-Abajo.
● Multidisciplinar
● Cumplir objetivos: Riesgos, recursos económicos, prestaciones y agenda.
● Integración de diferentes diciplinas para formar un sistema.
● Interfaces.
● Visión ciclo de vida: definición, síntesis, análisis, diseño, verificación, operación.

9. 9
Proceso de Ingeniería de Sistemas

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Proceso de Ingeniería de Sistemas

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Particularidades de los sistemas espaciales
● Ingeniería de sistemas aplicable a gran cantidad de disciplinas.
● Industrias aeronáutica y espacial: evitar problemas durante operación,
gran seguridad y redundancias.
● Fabricación de pocas unidades y suele concluir con el lanzamiento.
● Sin posibilidad de acceso durante la operación para mantenimiento.
● En torno al afianzamiento y previsión de fallos.

12. 12
ECSS
Fuente: ECSS CDROM Release Note feb. 2012

13. 13
Planificación UNIÓN UPMSat-2

14. 14
UPMSat-2: Necesidades y su transformación
R-DES-S-E5-00690: El margen de potencia en el peor
caso al final de la vida operativa no será inferior al 10%
La plataforma ha de ser garantía de éxito de la
misión. Por tanto la fiabilidad de la plataforma es
primordial, lo cual implicará:
● Hacer uso de tecnologías simples y totalmente
probadas, aunque ello conlleve prestaciones más
modestas.
● Imponer las restricciones necesarias a las cargas
de pago, considerando que pueden ser una
prioridad secundaria con respecto a la vida de la
plataforma de vuelo.
Trazable
Único
No ambiguo
Verificable.
Qué y no cómo

15. 15
Análisis Funcional
FX.Y.Z

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Modos de funcionamiento del satélite
● Apagado
● Espera de Lanzamiento
● Comunicación por umbilical
● Lanzamiento
● Seguro
● Nominal
● Latencia
● Radiofaro
Tierra
Vuelo

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Análisis funcional e interfaces

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Árbol de productos

19. 19
Árbol de productos (2)

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Etapas de verificación
Fuente: ECSS-E-ST-10-02C
Métodos Nivel Etapa Aplicable
UPMSat-2
Test Elemento Cualificación Sí
Test Elemento Aceptación Sí
Inspección Sistema Pre-lanzamiento Sí
- Sistema Comisionado No
- - Post-Aterrizaje No

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Filosofía de Modelos
Fuente: ECSS-E-ST-10-02C
Modelo Composición Estrategia
Modelo
Térmico-Estructur
al (STM)
Sub. Térmico y Estructural. Resto
Dummies
Cualificación
Modelo de
Ingeniería (EM)
Componentes del Vehículo
completo.
Cualificación
Modelo de
Cualificación
(QM)
Integración de anteriores. Modelo
espacial completo , no
necesariamente redundante
Cualificación
Modelo de Vuelo
(FM)
Modelo completo Aceptación

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Work Breakdown Structure (Desglose del Trabajo)
Fuente: ECSS-E-ST-10-02C
W[N].X.Y

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Desgloses
Especificaciones Funcional FX.Y
Productos [s].X.Y Organización y trabajo W[n].X.Y

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Revisiones de proyecto
MDR Mision Definition Review
PRR Preliminary Requirements Review
SRR System Requirements Review
PDR Preliminary Design Review
CDR Critical Design Review
QR Qualification Review
AR Acceptance Review
ORR Operational Readiness Review
FRR Flight Readiness Review
LRR Launch Readiness Review
CRR Commisioning Results Review
ELR End-of-Life Review
MCR Mission Close-out Review

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Conclusiones
● Esfuerzo, tiempo y aplicación de la Ingeniería de Sistemas
● Documentos desarrollados:
● SRD (Estándarización) y STREE
● SCR
● SEP
● FTREE
● PTREE
● CSD
● VCD
● WBS
● Análisis y desarrollo de documentos hasta la Fase B.
● Herencia para la aplicación en el futuro.
● Disciplina de Ingeniería, favorece el desarrollo de las demás.