Diseño de naves espaciales
El diseño de naves espaciales cubre un área amplia, incluido el diseño de naves espaciales robóticas ( satélites y sondas planetarias ) y naves espaciales para vuelos espaciales tripulados ( naves espaciales y estaciones espaciales ).
El diseño de naves espaciales nació como disciplina en las décadas de 1950 y 1960 con la llegada de los programas de exploración espacial estadounidenses y soviéticos . Desde entonces ha progresado, aunque normalmente menos que las tecnologías terrestres comparables. Esto se debe en gran parte al desafiante entorno espacial, pero también a la falta de I + D básica y a otros factores culturales dentro de la comunidad del diseño. Por otro lado, otra razón para el diseño de aplicaciones de viajes espaciales lentos es el alto costo de energía y la baja eficiencia para lograr la órbita. Este costo puede verse como un "costo inicial" demasiado alto. [ cita requerida ]
El autobús de la nave espacial transporta la carga útil. Sus subsistemas admiten la carga útil y ayudan a apuntar la carga útil correctamente. Pone la carga útil en la órbita correcta y la mantiene allí. Proporciona funciones de limpieza. También proporciona mantenimiento de órbita y actitud, energía eléctrica, comando, telemetría y manejo de datos, estructura y rigidez, control de temperatura, almacenamiento de datos y comunicación, si es necesario. La carga útil y el bus de la nave espacial pueden ser unidades diferentes o pueden ser una combinación. El adaptador de refuerzo proporciona la interfaz de transporte de carga con el vehículo (carga útil y bus de la nave espacial juntos).
La nave espacial también puede tener una carga propulsora, que se utiliza para conducir o empujar el vehículo hacia arriba, y una etapa de patada de propulsión. El propulsor comúnmente utilizado es un gas comprimido como nitrógeno, líquido como hidracina monopropulsor o combustible sólido, que se utiliza para correcciones de velocidad y control de actitud. En una etapa de impulso (también llamada motor de impulso de apogeo, módulo de propulsión o etapa de propulsión integral) se usa un motor de cohete separado para enviar la nave espacial a su órbita de misión. Al diseñar una nave espacial, la órbita que se utilizará debe considerarse en el punto, ya que afecta el control de actitud, el diseño térmico y el subsistema de energía eléctrica. Pero estos efectos son secundarios en comparación con el efecto causado en la carga útil debido a la órbita. Así, al diseñar la misión;el diseñador selecciona una órbita de este tipo que aumenta el rendimiento de la carga útil. El diseñador incluso calcula las características de rendimiento requeridas de la nave espacial, como apuntar, control térmico, cantidad de energía y ciclo de trabajo. A continuación, se fabrica la nave espacial, que cumple con todos los requisitos.[ cita requerida ]
El subsistema de determinación y control de actitud (ADCS) se utiliza para cambiar la actitud (orientación) de la nave espacial. Hay algunos pares de torsión externos que actúan sobre la nave espacial a lo largo del eje que pasa por su centro de gravedad.que puede reorientar la nave espacial en cualquier dirección o darle una vuelta. El ADCS anula estos pares aplicando pares iguales y opuestos utilizando la propulsión y la navegación. El momento de inercia de la carrocería debe calcularse para determinar los pares externos, lo que también requiere la determinación de la posición absoluta del vehículo mediante sensores. La propiedad llamada 'rigidez giroscópica' se utiliza para reducir el efecto de giro. Las naves espaciales más simples logran el control girando o interactuando con los campos magnéticos o gravitatorios de la Tierra. A veces están descontrolados. Las naves espaciales pueden tener varios cuerpos o estar adheridos a partes importantes, como paneles solares o antenas de comunicación, que necesitan una orientación individual. Para controlar la actitud del apéndice, a menudo se utilizan actuadores,con sensores y controladores separados. Los diversos tipos de técnicas de control que se utilizan son:[ cita requerida ]
La telemetría, el seguimiento y el comando (TT&C) se utilizan para la comunicación entre la nave espacial y los sistemas terrestres. Las funciones del subsistema son:
