COTS based eps and advanced manufacturing techniques for the new generation of nano satellites

The introduction of CubeSats and very stringent standards have revolutionized the approach to designing and producing satellite subsystems. It has favored the entry of private companies into a sector that has been space agencies' sole prerogative for decades. Today the market offers hundreds of space products that can be bought online with a single click at an affordable price, even from universities and private entities. At the same time, the presence of so many companies has increased the speed of development and evolution of the platforms, thus requiring continuous improvements to existing products to guarantee the performance required by these satellites. However, many products continue to be based on projects developed over ten years ago, thus bringing with them all the limits that the technology of that time had. Reducing the possibilities and potential that the satellites designed today could have. This is even more true of all those mission-enabling subsystems. Therefore, it is necessary to propose design and production techniques of the systems based on the most modern standards to cope with the new generation of satellites. This study, therefore, aims to present a design of the power system for nano-satellites based on the most advanced technologies available, aimed at solving all the critical issues present today in the systems on the market. Starting from a purely theoretical approach, the discussion will then turn more to the practical side of design until it touches on issues related to the system's production, including solar panels. If, on the one hand, many systems available today lack functionality such as modularity, scalability, and compatibility that only a re-design can introduce, it is equally valid that many limits are also dictated by current production and assembly techniques. Costs, lead time, and production efficiency are all metrics that can be significantly improved by changing current production methods. Changing processes, however, means having to qualify them again for space, which is why the last part of the study will examine the qualification path of a product and process.

L'introduzione dei CubeSat e di standard molto stringenti ha completamente rivoluzionato l'approccio alla progettazione e produzione dei sottosistemi dei satelliti. Ha favorito l'ingresso di aziende private in un settore che per decenni è stato al solo appannaggio di agenzie spaziali. Oggi il mercato offre centinaia di prodotti per applicazioni spaziali comprabili online con un solo click a un prezzo accessibile anche da università ed enti privati. Allo stesso tempo, la presenza di così tante realtà aziendali ha incrementato la rapidità di sviluppo e di evoluzione delle piattaforme, richiedendo quindi continui miglioramenti ai prodotti esistenti per garantire le prestazioni richieste da tali satelliti. Molti prodotti tuttavia continuano a basarsi su progetti sviluppati ormai oltre dieci anni fa, portandosi con se quindi tutti i limiti che la tecnologia di quel tempo aveva. Di fatto riducendo le possibilità e le potenzialità che i satelliti progettati oggi potrebbero avere. Questo è ancora più vero per tutti quei sottosistemi abilitanti alla missione stessa. Per far fronte alla nuova generazione di satelliti è necessario quindi proporre tecniche di design e produzione dei sistemi basata sugli standard più moderni. Questo studio si prefigge quindi di presentare un design del sistema di potenza per nano-satelliti sulla base delle più avanzate tecnologie disponibili, volto a risolvere tutte le criticità presenti oggi nei sistemi presenti sul mercato. Partendo da un approccio prettamente teorico, la trattazione poi volgerà più sul lato pratico del design fino a toccare tematiche legate alla produzione del sistema stesso, inclusi i pannelli solari. Infatti se da una parte, molti sistemi a oggi disponibili peccano di funzionalità quali la modularità, scalabilità e compatibilità che solo un re-design possono introdurre, è altrettanto vero che molti limiti sono dettati anche dalle attuali tecniche di produzione e assemblaggio. Costi, tempo di approvvigionamento ed efficienza produttiva sono tutte metriche che possono essere migliorare significativamente cambiando i metodi produttivi attuali. Cambiare i processi tuttavia significa doverli riqualificare per lo spazio, motivo per cui, l'ultima parte dello studio esaminerà il percorso di qualifica di un prodotto e processo.