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El mayor cinturón del mundo

¿Quién dijo que todas las separaciones tienen que ser dolorosas? Airbus Defence and Space España fabricó una banda de sujeción cuatro veces más grande que la utilizada para los satélites para ayudar a la impecable separación del ATV-4 del lanzador

El ATV-4 es la mayor carga útil puesta en órbita por un lanzador Ariane en toda su historia, y requirió una banda de sujeción de cuatro metros de diámetro © ESA/CNES/Arianespace

Para la misión del cuarto Vehículo Automatizado de Transferencia (ATV) ‘Albert Einstein’, atracado ahora a la Estación Espacial Internacional, la sujeción del carguero al lanzador durante el vuelo y la posterior separación de los dos vehículos llevaron al límite al mayor ‘sistema de separación’ fabricado por la industria europea hasta la fecha. La banda de sujeción, diseñada y producida por Airbus Defence and Space España, era cuatro veces más grande que la utilizada para los satélites convencionales.

En cada lanzamiento de un vehículo espacial, existen dos momentos especialmente críticos tras los cuales el personal del centro de control en tierra rompe a aplaudir: justo después del lanzamiento y cuando el ingenio ha podido separarse del cohete. Si se produce un error en uno de estos denominados “puntos de fallo único”, la misión está abocada al fracaso.

Formado por una banda de sujeción y un conjunto de muelles de eyección, el sistema de separación del lanzador debe ser capaz de soportar durante el lanzamiento tensiones y vibraciones extremas. “La banda es como un enorme cinturón, y la tensión a la que se somete, cómo de fuerte se aprieta este cinturón, depende básicamente de las características del vehículo que tenga encima”, explica Javier Rivas, responsable del departamento de sistemas de separación en Airbus Defence and Space España. Las dificultades y los retos tecnológicos aumentan con la masa del vehículo y su tamaño que determinan las cargas durante el vuelo y el diámetro de la banda. Con un peso total aproximado de 20,2 toneladas, el ATV-4 suponía la mayor carga útil puesta en órbita por un lanzador Ariane en toda su historia, y requirió una banda de cuatro metros de diámetro. “Esta banda estaba instalada a una tensión aproximada de cinco toneladas, a la vez que sujetaba a un vehículo de 20 toneladas encima de ella”, subraya Javier.

 

La banda es como un enorme cinturón, un concepto tan simple como efectivo © Airbus Defence and Space

El momento decisivo de la separación

A los dos minutos del lanzamiento de un ATV se producen las primeras separaciones de componentes. Progresivamente se sueltan los boosters, la cofia, la etapa criogénica y, finalmente, el propio ATV, aproximadamente 63 minutos después del lanzamiento. “La fiabilidad de nuestro sistema debe ser total. No puede haber un fallo porque sería echar por la borda el ingente trabajo realizado por equipos repartidos por toda Europa durante años”, enfatiza Alejandro Durán, jefe del programa de sistema de separación en Airbus Defence and Space España.

Todo el éxito de la misión del ATV dipende de esta separación que dura unos milisegundos © ESA

El proceso de separación apenas dura unos milisegundos. Una señal eléctrica activa el explosivo pirotécnico que hace que dentro de una cámara aumente tremendamente la presión, provocando que una cizalla mecánica –semejante a un cuchillo con el que se cortan en frío planchas de metal– viaje a toda velocidad para cercenar el bulón de acero que sujeta la banda, que al abrirse libera a su vez el ATV. La cinemática de salida del vehículo debe ser limpia, sin rebotes ni perturbación alguna, y esto es más difícil cuanto mayor es el diámetro de la banda.

Una vez que la banda se abre por un extremo, se libera una gran cantidad de energía almacenada; la banda intenta abrirse y alcanzar su diámetro natural, así que diez elementos de sujeción la atrapan y la mantienen fija en su posición final para el resto de la misión. “Es un concepto tan simple como efectivo. Hace que todo el éxito de la misión del ATV penda durante unos milisegundos de esta separación”, asegura Alejandro. “No conozco nadie que haya lanzado un ingenio tan pesado como el ATV con un sistema como el nuestro”, apunta Javier.

Una capacidad única en la industria

Airbus Defence and Space España también suministra este componente, en un diámetro aproximado a los dos metros, para los sistemas de multilanzamiento de los lanzadores Vega y Soyuz, pero nada se acerca al desafío mayúsculo que supone el ATV. El desarrollo de este sistema de separación para la Agencia Espacial Europea se inició allá por el año 2000. “Fue muy ambicioso aceptar este reto, ya que la experiencia de Airbus Defence and Space España en aquel momento se limitaba a bandas de un metro para lanzamientos de satélites convencionales”, asegura Javier. “Todo el equipo tuvo que echarle muchas horas y, sobre todo, mucho ingenio”. El desarrollo y compleja calificación se extendieron durante casi ocho años, hasta que llegó el día ‘D’ del lanzamiento del primer ATV ‘Jules Verne’, el 9 de marzo de 2008. “Aunque lo habíamos probado mil veces y sabíamos que funcionaba, todos sentimos un gran alivio tras el éxito de aquel primer vuelo, ya que nunca se había hecho antes un sistema igual”.

La banda de sujeción fabricada por Airbus Defence and Space España permite la impecable separación del ATV-4 del lanzador © ESA/CNES/Arianespace

Alejandro añade: “Yo me quedo con la satisfacción de todas las personas que han trabajado en este sistema. Un gran porcentaje del personal de Airbus Defence and Space España ha colaborado directa o indirectamente en su desarrollo y fabricación, máxime si añadimos las dos estructuras de los módulos ‘externo’ y de ‘aviónica’ que también suministramos para ATV. Y creo que cada uno puede decir con orgullo que tiene un trocito de este programa”.

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