Desarrollo de un sistema de detección de CO2 por medio de un espectrómetro óptico

Abstract

Se propone el proceso para la implementación de un sistema capaz de medir el dióxido de carbono remotamente desde el nanosatélite de la universidad UTE. En el trabajo de titulación se ha usado el espectrómetro Argus 2000 que opera en el rango del infrarrojo cercano. Para determinar el buen funcionamiento entre el sistema y el nanosatélite se realizaron simulaciones de análisis por elementos finitos en el programa SolidWorks, además de una simulación electrónica para el acople de voltajes mediante el programa Altium. Los datos del sistema de medición de CO2 se enviaron por protocolo de comunicación RS-232 a la tarjeta principal del nanosatélite, los que se pueden descargar a una base terrestre, mediante el dispositivo SDR (software definida por radio), en conjunto con la página web SatNogs. Los datos recolectados son tratados para obtener la cantidad de CO2 en la atmosfera, medida en ppm (partes por millón) a partir de la radiancia solar adquirida por el sistema. El método usado fue DOAS-like, una simplificación del método de espectroscopia de absorción diferencial obteniendo resultados de 222,0952 ppm a 777,3332 ppm datos aceptables en mediciones de calidad del aire. Una de las entradas para el método DOAS-like se deriva de la posición que tiene el sistema sobre la tierra, por tanto, se desarrolló un predictor de órbita para el nanosatélite mediante el software Matlab. Las entradas de absorción de CO2 para el método DOAS-like fueron generadas mediante la herramienta web HITRAN obteniendo resultados de 222,0952 ppm a 703,3808 ppm en presencia de luz solar. El algoritmo de simulación desarrollado tiene como salidas: coordenadas geodésicas y ppm, cada 60 s. Los resultados del algoritmo de geolocalización se compararon con datos tomados del programa Orbitron obteniendo un error 83218,87x10-6 grados en la décima órbita de la longitud y de 714,72 x10-5 grados en latitud.