Mecanismos y actuadores de retención y liberación (HDRM) REACT para el microsatélite μHETsat, un proyecto de asociación de la ESA con ASI

EL PROYECTO

μHETsat es un proyecto de colaboración de la Agencia Espacial Europea (ESA) con la Agencia Espacial Italiana (ASI), desarrollado por la empresa italiana SITAEL. Es el primer satélite completamente eléctrico que se lanza al espacio para verificar el comportamiento y el rendimiento del bus y un Propulsor de Efecto Hall de baja potencia, cuyas características representan la última vanguardia de esta tecnología. 

El μHETsat, que pesa menos de 80 kg, no abandonará la superficie, ya que primero se trasladará a una altitud de aproximadamente 35.000 pies. Sus propulsores eléctricos son una característica nueva ganadora que responde a las necesidades de la nueva industria espacial y de las muchas empresas del sector espacial que se están centrando cada vez más en los minisatélites. 

El microsatélite μHETsat tiene dos grupos de paneles solares desplegables que consisten en un panel de aluminio tipo colmena en cada ala, comúnmente conocido como sándwich. Pesan muy 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. 

 

RETO

El equipo del μHETsat necesitaba una solución completa para el despliegue de los paneles solares, incluidos los Mecanismos de Retención y Liberación (HDRM, por sus siglas en inglés).

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 del μHETsat se utilizará como punto de partida para futuras misiones de satélites, el HDRM y las bisagras tenían que ser productos estándar, asequibles y con un plazo de producción corto.

 

SOLUCIÓN

ARQUIMEA desarrolló la solución al completo para la liberación y el despliegue del grupo de paneles solares, que consiste en un HDRM y un mecanismo de despliegue con dos bisagras motorizadas con un muelle por panel. La solución del HDRM se basa en el Actuador de Retención y Liberación de ARQUIMEA llamado REACT. Se diseñó una copa cónica para acomodar el REACT a la nave espacial y se instaló un sujetabulones en el panel solar para asegurar el bulón después de la liberación. El mecanismo de despliegue está dirigido por muelles con un pasador en una posición desplegada e incluye un sensor que detecta el inicio y final del despliegue.

Se fabricó un modelo EQM (Modelo de Calificación de Ingeniería) del sistema para validar la solución. La aprobación del EQM se llevó a cabo satisfactoriamente y se probó esta solución teniendo en cuenta las exigencias y condiciones operativas y de diseño de la nave espacial y las características específicas del grupo de paneles solares.

HDRM + MECANISMO DE DESPLIEGUE

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 (SMA, por sus siglas en inglés) que cubren amplios rangos de temperatura de accionamiento y proporcionan la capacidad de reprogramación manual in situ al usuario final. 

Se utilizan una copa cónica y un sujetabulones para integrar el REACT a la nave espacial, mantener el panel solar replegado y sujetar el bulón principal después de la liberación para evitar así cualquier daño en la estructura.

El mecanismo de despliegue de ARQUIMEA se basa en bisagras motorizadas con muelles diseñadas para efectuar la apertura de rotación de un panel solar o cualquier otra estructura desplegable desde la plataforma. Las bisagras llevan a cabo un movimiento suave del panel solar, que garantiza los márgenes de seguridad y evita efectos de retorno. Una vez abierto, el dispositivo sujeta el panel fijado en una posición de 90º. Cada bisagra contiene un interruptor mecánico que controla el despliegue adecuado de la estructura.

Solución HDRM + DEM (Modelo Digital de Elevación) ARQUIMEA para el µHETsa de Sitael

 

El mecanismo de despliegue y el HDRM pueden utilizarse juntos o separados y las aplicaciones típicas 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

El EQM del sistema completará las pruebas ambientales en el Laboratorio de Calificación Espacial del Centro de Investigación Aeroespacial italiano, donde se expondrá a ensayos de vibración mecánica que simulen la violencia del lanzamiento de un cohete, así como a temperaturas extremas y a vacío que simulen un entorno orbital cercano a la Tierra. Estos ensayos tendrán lugar en mayo de 2020. 

El HDRM + DEM de ARQUIMEA demostró ser la solución adecuada para el despliegue de los grupos de paneles solares. La liberación y despliegue seguros de los paneles es crucial para garantizar el éxito de la misión.