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Cómo hace Airbus Defence and Space para volar su equipo... ¡en tierra!

La simulación, la clave para el éxito en la misión

Cuando un ingenio espacial tiene que ser capaz de llevar a cabo una maniobra de atraque al tiempo que se desplaza a una velocidad de 28.000 km/h, darse una vuelta por ahí para probarlo es pura y simplemente imposible... ¿cómo puede uno asegurarse de que una vez allá arriba va a funcionar como debe?

La respuesta está en la simulación: la ejecución por entero de una misión sin abandonar nunca el área limpia.

El ATV (Vehículo Automatizado de Transferencia), la nave de abastecimiento construida por Airbus Defence and Space para la Estación Espacial Internacional (ISS) camino de su cita espacial

El ATV (Vehículo Automatizado de Transferencia), la nave de abastecimiento construida por Airbus Defence and Space para la Estación Espacial Internacional (ISS) camino de su cita espacial

Pongamos por caso el ATV (Vehículo Automatizado de Transferencia), la nave de abastecimiento de la Estación Espacial Internacional (ISS). Es el mayor y más complejo ingenio espacial desarrollado y construido en Europa: una nave espacial de carga de 20 toneladas de peso que una vez lanzada se encamina a la ISS, donde lleva a cabo una maniobra de cita y atraque totalmente autónoma, con un notable margen de error de apenas unos centímetros.

Una simulación del ATV en su fase de aproximación final a la ISS

Una simulación del ATV en su fase de aproximación final a la ISS

Y aún hay más. El ATV consiste no sólo en el vehículo espacial propiamente dicho, sino en un vasto sistema interconectado; hay centros terrenos de control en Toulouse (control de misión de ATV), Moscú (supervisión del atraque con el módulo ruso Zvezda de la ISS) y Houston (control de misión de ISS); la tripulación de la ISS también tiene un módulo de seguimiento; y una red de satélites redistribuye órdenes y datos entre el ATV, la ISS y los tres centros de control.

El programa ATV implica a numerosas compañías de toda Europa que proporcionan equipo y servicios de apoyo.

Airbus Defence and Space, contratista principal industrial del programa, está a cargo de garantizar que todo lo anterior encaja para crear un conjunto perfecto y funciona con la precisión de un reloj durante todas y cada una de las fases de integración, cualificación, lanzamiento, aproximación y atraque a la ISS... y a lo largo de toda la misión del ATV, hasta el momento en que la nave se separa y se quema de forma controlada en la atmósfera.

Listo para la misión al cien por cien: todo ya se ha hecho antes

Cuando el ATV emprenda viaje a bordo de su lanzador Ariane 5, todos y todo deben estar listos al cien por cien. En su centro de Les Mureaux, cerca de París, Airbus Defence and Space utiliza unas Instalaciones de Simulación Funcional (FSF) de elevada sofisticación técnica para “volar” una maqueta exacta del ATV –y que alberga casi todo el equipo electrónico de abordo– a lo largo de una misión virtual completa y en todas sus fases (primera inyección orbital, transferencia orbital, cita y atraque, acoplado a la ISS, desatraque y alejamiento de la Estación), comprobando la totalidad del sistema y anticipando todos los supuestos (nominales o no). La plataforma FSF, con sus cientos de cables y conexiones umbilicales, docenas de ordenadores de tierra, y controlada por unos 50 ingenieros, replica todos los aspectos del entorno funcional que encontrará el ATV. En las simulaciones, que se llevan a cabo a velocidades “reales”, todo ocurre como si la nave efectivamente estuviera en órbita. Para eliminar y prever cualquier eventualidad miles de permutaciones y combinaciones hacen posible introducir de forma virtual en los supuestos todas las anomalías y fallos imaginables.

La plataforma de cualificación de Airbus Defence and Space, instalación de simulación funcional (FSF), combina la simulación con partes reales del ATV

La plataforma de cualificación de Airbus Defence and Space, instalación de simulación funcional (FSF), combina la simulación con partes reales del ATV

La maqueta del ATV que se utiliza con la FSF no tiene la misma apariencia que la nave que se elevará al espacio. Para estos usos se prescinde de la estructura exterior y se conectan a la plataforma las partes que constituyen el “cerebro” electrónico y “sistema nervioso” del ATV.

La plataforma modeliza interfaces con el lanzador Ariane 5, con la ISS y con la red de comunicaciones terrena y vía satélite. También se integran varios módulos suministrados por proveedores industriales. El programa central de simulación se instala y ajusta en más de 15 plataformas de simulación en tiempo real –no sólo en las dependencias de Les Mureaux, sino también en Moscú, Toulouse y Houston– algunas de las cuales incluyen ordenadores de a bordo reales y la mayoría del equipo real para garantizar la compatibilidad eléctrica, la validación del software de vuelo, la cualificación del sistema y el desarrollo de los procedimientos de integración.

Monitores de supervisión y monitorización de la instalación de simulación funcional (FSF) de la plataforma de cualificación para el ATV

Monitores de supervisión y monitorización de la instalación de simulación funcional (FSF) de la plataforma de cualificación para el ATV

Al igual que al ingenio espacial, también se hace una prueba virtual a fondo a muchos de los seres humanos que participan en el programa ATV. Para formar a los controladores del Centro de Control de ATV de Toulouse y llevar a cabo amplios tests de Simulación Conjunta Integrada (JIS) con los otros centros se utilizan simulaciones numéricas en tiempo real. Organizando una simulación común a través de una infraestructura protegida de red paneuropea –con la participación de cientos de operadores– JIS enlaza los simuladores de Toulouse (control de ISS) y de Moscú (módulo ruso de la ISS) con la presencia además dentro del bucle del centro de Houston (control de lSS) obteniendo así la simulación más plena y representativa de la misión que quepa elaborar.

La ‘nariz’ de atraque del ATV, la sonda DRS (Sistema de Atraque y Repostado). Integrada en la plataforma de cualificación FSF

La ‘nariz’ de atraque del ATV, la sonda DRS (Sistema de Atraque y Repostado). Integrada en la plataforma de cualificación FSF

Simulaciones a lo largo del ciclo de vida útil del ATV

La actividad de simulación es una porción importante de los preparativos de la misión y es obligatoria para obtener la Aceptación para el Vuelo. Desde el diseño del ATV, pasando por las pruebas de integración en el vehículo y la cualificación de la misión, cada fase del ciclo de vida útil exige simulaciones. Una vez el ATV se encuentra en vuelo, las plataformas de simulación permiten el análisis en profundidad en caso de cualquier anomalía y se utilizan para validar nuevos procedimientos de contingencia. Al final de la misión, cuando el ATV ha efectuado la reentrada en la atmósfera terrestre y se ha desintegrado de forma segura, las simulaciones formarán también un componente vital del análisis postvuelo… ¡y enseguida llegará la hora de la campaña de cualificación para la próxima misión de ATV!

La actividad de simulación es una parte importante de la preparación de la misión

La actividad de simulación es una parte importante de la preparación de la misión

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