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HDRM para el primer microsatélite comercial ESAIL
Introducción
Mecanismos de retención y liberación (HDRM) en el primer microsatélite comercial ESAIL
ESAIL es un Proyecto de Colaboración de la ESA con la operadora canadiense exactEarth, construido por LuxSpace (una empresa OHB) junto con la Agencia Espacial de Luxemburgo (LSA) para mejorar la próxima generación de servicios basados en satélites en el sector marítimo.
ESAIL es el primer microsatélite comercial (110 kg de masa) desarrollado por el programa SAT-AIS de la ESA para el seguimiento de embarcaciones. Una vez lanzado, el satélite realizará el seguimiento del tráfico de los buques mediante la detección de sus mensajes del Sistema de Identificación Automática (AIS, por sus siglas en inglés) por todo el mundo mientras orbita el planeta. El uso de datos AIS por satélite permitirá numerosas aplicaciones, como la vigilancia de la pesca, la gestión de las flotas, la protección medioambiental y la supervisión de la seguridad en la industria marítima y de las autoridades estatales de este sector.
La plataforma ESAIL tiene dos grupos de paneles solares en cada ala fabricados de panel de aluminio tipo colmena, comúnmente conocido como sándwich. Pesan poco, pero la rigidez y la fuerza están aseguradas, así como una mejor capacidad de despliegue. Estos paneles están replegados durante el lanzamiento y, una vez en órbita, se despliegan completamente con la ayuda de mecanismos de liberación y despliegue.
En septiembre de 2020, ESAIL despegó con éxito a bordo de la lanzadera Vega desde el puerto espacial de la Guayana Francesa.
Por otro lado, LuxSpace está desarrollando asimismo una plataforma modular multiusos llamada Triton-X, que se basará en los antecedentes de fabricación y pruebas obtenidos de la fabricación de ESAIL y utilizará componentes disponibles al estilo New Space para entregar un satélite completamente desarrollado.
Imagen: Satélite ESAIL. Fuente: ESA, www.esa.int
Reto
Mecanismos de Retención y Liberación que permitan ahorrar tiempo y costes
El equipo de ESAIL priorizó el uso de tecnología europea para los Mecanismos de Retención y Liberación instalados en los paneles solares. Asimismo, el uso de HDRM con campos reprogramables era la preferencia a efectos operativos, para ahorrar tiempo y costes durante las pruebas de validación a nivel de sistema.
Por último, como la plataforma de ESAIL se utilizará como punto de partida para la futura plataforma modular Triton-X, los HDRM tenían que ser productos estándar, asequibles y contar con un plazo de producción corto.
Solución
HDRM adaptados a las exigencias del diseño y funcionamiento de la nave espacial
ARQUIMEA implantó una solución consistente en cuatro dispositivos por grupo de paneles solares, por lo que se suministró a LuxSpace un total de ocho Modelos de Vuelo más una unidad de repuesto.
La solución del HDRM se basa en el Actuador de Retención y Liberación propio de ARQUIMEA llamado REACT. Más concretamente, se propuso el rango de temperatura de funcionamiento estándar del dispositivo REACT v2 5KN
Se fabricaron y entregaron un total de seis Modelos Estructurales y dos Modelos de Ingeniería para validar la solución antes de la entrega del Modelo de Vuelo. Los ensayos mecánicos y de vacío térmico para la aceptación de los Modelos de Ingeniería se llevó a cabo a nivel de nave espacial.
Se validaron y probaron los HDRM teniendo en cuenta las exigencias de diseño y funcionamiento de la nave espacial y las características específicas de los grupos de paneles solares. Se entregaron los ocho Modelos de Vuelo a LuxSpace en septiembre de 2018.
Más información
Mecanismos de Retención y Liberación (HDRM)
Los dispositivos REACT de ARQUIMEA son Mecanismos de Retención y Liberación (HDRM) de bajo impacto cuya función es sujetar con firmeza una carga útil durante su transporte o lanzamiento para después liberarla mediante activación eléctrica. El REACT pone en marcha un mecanismo de activación sobrante con dos opciones de motorización distintas basadas en Aleaciones de Memoria de Forma que cubren amplios rangos de temperatura de accionamiento y proporcionan la capacidad de reprogramación manual al usuario final.
Las aplicaciones típicas de REACT incluyen los grupos de paneles solares, antenas, mástiles y brazos, reflectores, cubiertas, instrumental científico, mecanismos de cierre, grandes estructuras, pestillos de lanzamiento para cardanes, propulsores, separación de etapas, mecanismos de jaula, etc.
Resultados
Los HDRM liberaron satisfactoriamente los paneles solares
El satélite completó las pruebas ambientales en el Centro Espacial de Liège, en Bélgica, donde fue expuesto a ensayos de vibración mecánica que simulaban la violencia del despegue de un cohete, así como a temperaturas extremas y a vacío que simulan un entorno orbital cercano a la Tierra. Los módulos solares se desplegaron con éxito, lo que confirmó el rendimiento de liberación de los mecanismos después de las duras pruebas mecánicas y de vacío térmico.
El REACT de ARQUIMEA demostró ser la solución óptima para una operación tan crítica como la liberación y el despliegue del grupo de paneles solares del satélite.
El lanzamiento del ESAIL tuvo que posponerse varias veces por motivos técnicos, climatología adversa y por el COVID-19. Finalmente, el satélite despegó en septiembre de 2020 y los REACT liberaron satisfactoriamente los paneles solares. Actualmente, el satélite está funcionando según lo previsto.