European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme ALTAIR trust in ARQUIMEA’s low-shock Hold-Down & Release Mechanisms (HDRM)

Un caso de estudio de la tecnología React de ARQUIMEA

EL PROYECTO

La tendencia actual en el mercado de los satélites se está orientando hacia el uso de plataformas más pequeñas y eficientes. Esto, junto con el número cada vez mayor de aplicaciones de Órbita Terrestre Baja (LEO, por sus siglas en inglés), que incluyen numerosos proyectos en curso de constelaciones de satélites, está transformando el panorama del ecosistema espacial en general y afectando especialmente a la industria de las lanzaderas, en la que aumenta la necesidad de reducir los costes por lanzamiento.

El objetivo estratégico de ALTAIR es demostrar la viabilidad de un nuevo sistema de lanzamiento espacial fiable y eficaz en cuanto a costes para el acceso a la LEO (400-1000 km) de satélites pequeños. El proyecto ALTAIR ha recibido financiación del programa de investigación e innovación Horizonte 2020 de la Unión Europea.

El sistema de lanzamiento ALTAIR busca una respuesta a las necesidades de los usuarios de satélites pequeños y ofrece un acceso adaptado y asequible al servicio espacial, sin las limitaciones de las opciones actuales de compartir el lanzamiento. ALTAIR impulsará las aplicaciones espaciales en beneficio de un amplio espectro de usuarios, desde los operadores de satélites clásicos a los centros académicos y de investigación.

ALTAIR es un sistema innovador de lanzamiento aéreo que utiliza un portaviones no tripulado reutilizable optimizado específicamente para esta misión. El vehículo de lanzamiento del cohete desechable, que se libera a gran altura, asocia una propulsión híbrida de propelentes verdes, una estructura ligera de materiales compuestos, aviónica innovadora y una etapa superior versátil, que aporta flexibilidad a la misión. Las operaciones terrestres rentables se obtienen mediante una arquitectura innovadora de los sistemas terrestres.

 

RETO

El concepto de ALTAIR necesitaba una solución fiable que garantizara el transporte seguro y la liberación adecuada de la lanzadera.

Con el fin de entender mejor este aspecto técnico, se han llevado a cabo ensayos de vuelo con la liberación de un cohete experimental de un demostrador de vuelo. Para estos experimentos de vuelo, se utilizó un sistema de ARQUIMEA como actuador principal del sistema de liberación colocado entre la estructura primaria del demostrador y la lanzadera experimental. 

A los efectos operativos de estos experimentos, la habilidad del Sistema de Liberación de ser fácilmente reutilizable era necesaria para poder repetir la operación tantas veces como fuera posible.

 

SOLUCIÓN

ARQUIMEA aplicó una solución basada en los HDRM de la empresa, junto con un sistema electrónico para el accionamiento controlado de los dispositivos. El sistema está compuesto por dos unidades REACT 5kN Temperatura Estándar y la electrónica para la activación sincronizada y casi simultánea (< 20 ms).

 

REACT

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.

Familia REACT de ARQUIMEA

 

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.

El sistema electrónico de control (RECU) ofrece el estado de la liberación y las operaciones de armado y desarmado de los HDRM. Transforma la señal de liberación en dos señales de accionamiento sincronizadas para los dos dispositivos REACT. El sistema RECU está diseñado para ofrecer un accionamiento adecuado dentro del tiempo establecido.

 

RESULTADOS

El 7 de septiembre de 2019, en el Centro Espacial Guayanés (CSG, por sus siglas en francés) del CNES en Kourou, el demostrador EOLE realizó con éxito un vuelo automático con la liberación de un modelo a pequeña escala del cohete ALTAIR. Este vuelo satisfactorio concluyó la última campaña del experimento EOLE, cuyo objetivo era validar la secuencia de la liberación completa de la lanzadera y los sistemas asociados.

El control de distintos parámetros como el tiempo de liberación, la temperatura y las mediciones del circuito de iniciación fueron monitorizadas con éxito por el Sistema de Liberación. Este tuvo la capacidad de supervisar durante el vuelo el estado de liberado/retenido del dispositivo. La función de restablecimiento de campos del REACT fue un factor clave para cumplir satisfactoriamente con el calendario ajustado de la campaña de pruebas.

Tal y como señala ONERA, esta campaña fue «un éxito en todos los aspectos, incluidos los vuelos automáticos, que culminó con la liberación del modelo de lanzadera y validó, de este modo, las tecnologías de aviónica y la técnica de separación y liberación en modo automático».

La electrónica del REACT + RECU de ARQUIMEA para la liberación casi simultánea demostró ser la solución óptima para el sistema de la lanzadera. La maniobra de separación no fue algo trivial, ya que era un elemento crítico de este tipo de sistemas de lanzamiento aéreo.